LAPORAN TETAP

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

“ ALTERNATING CURRENT, DIRECT CURRENT, SERI, PARALEL,

KOMBINASI SERI - PARALEL “

OLEH :

FEBRI IRAWAN

05091002006

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2010

1. TUJUAN

Tujuan dari praktikum ini adalah

Untuk mengetahui prinsip kerja dari AC

Untuk mengetahui prinsip kerja dari DC

Untuk mengetahui prinsip kerja dari rangakian seri pada resistror

Untuk mengetahui prinsip kerja dari rangakian paralel pada resistor

Untuk mengetahui prinsip kerja dari rangakian kombinasi seri-paralel pada resistror

2. ALAT dan BAHAN

Multimeter Digital

Multimeter Analog

Arus AC

Baterai ( Arus DC )

Reistor

3. CARA KERJA dan PEMBAHASAN

Apakah alternating current (AC)

Kebanyakan siswa listrik memulai studi mereka dengan apa yang dikenal sebagai arus searah

(DC), yang listrik mengalir dalam arah yang konstan, dan / atau yang memiliki tegangan dengan

polaritas konstan. DC adalah jenis listrik yang dibuat oleh baterai (dengan terminal positif dan

negatif pasti), atau jenis muatan yang dihasilkan dengan menggosokkan beberapa jenis bahan

terhadap satu sama lain.

Sebagai berguna dan sebagai mudah dipahami sebagai DC, itu bukan "hanya" jenis listrik yang

digunakan. Beberapa sumber listrik (terutama, generator elektro-mekanis rotary) alami

menghasilkan tegangan bolak-balik dalam polaritas, membalikkan positif dan negatif dari waktu

ke waktu. Baik sebagai polaritas tegangan switching atau sebagai arah switching arus bolak-

balik, ini "" semacam listrik dikenal sebagai Alternating Current (AC): Gambar di bawah ini

Langsung & arus bolak

Sedangkan simbol baterai akrab digunakan sebagai simbol generik untuk setiap sumber tegangan

DC, lingkaran dengan garis bergelombang di dalam adalah simbol umum untuk setiap sumber

tegangan AC.

Orang mungkin bertanya-tanya mengapa ada orang yang repot-repot dengan yang namanya AC.

Memang benar bahwa dalam beberapa kasus AC tidak memiliki keunggulan praktis atas DC.

Dalam aplikasi di mana listrik digunakan untuk menghilangkan energi dalam bentuk panas,

polaritas atau arah arus tidak relevan, asalkan ada cukup tegangan dan arus dengan beban untuk

menghasilkan panas yang diinginkan (disipasi daya). Namun, dengan AC adalah mungkin untuk

membangun pembangkit listrik, motor dan sistem distribusi tenaga listrik yang jauh lebih efisien

daripada DC, dan begitu kita menemukan AC digunakan sebagian besar penduduknya di seluruh

dunia dalam aplikasi daya tinggi. Untuk menjelaskan rincian mengapa hal ini begitu, sedikit latar

belakang pengetahuan tentang AC diperlukan.

Jika mesin akan dibangun untuk memutar medan magnet untuk serangkaian kumparan kawat

stasioner dengan berpaling dari poros, tegangan AC akan diproduksi di kumparan kawat sebagai

poros yang diputar, sesuai dengan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik. Ini adalah

prinsip operasi dasar dari sebuah generator AC, juga dikenal sebagai sebuah alternator: Gambar

di bawah ini

Alternator operasi

Perhatikan bagaimana polaritas tegangan kumparan kawat membalikkan sebagai kutub

berlawanan dari magnet berputar lewat. Terhubung ke beban, tegangan membalik polaritas ini

akan membuat arah arus membalik di sirkuit. Semakin cepat alternator adalah berpaling, magnet

yang lebih cepat akan berputar, mengakibatkan tegangan dan arus bolak switch arah yang lebih

sering dalam jumlah waktu tertentu.

Sedangkan generator DC bekerja berdasarkan prinsip umum yang sama induksi elektromagnetik,

konstruksi mereka tidak sesederhana AC rekan-rekan mereka. Dengan generator DC, kumparan

kawat dipasang di poros mana magnet adalah pada alternator AC, dan sambungan listrik dibuat

untuk ini kumparan berputar melalui "sikat stasioner karbon" menghubungi strip tembaga pada

poros berputar. Semua ini diperlukan untuk beralih merubah output polaritas's gulungan untuk

rangkaian eksternal sehingga sirkuit eksternal melihat polaritas konstan: Gambar di bawah ini

Operasi generator DC

Generator yang ditunjukkan di atas akan menghasilkan dua pulsa tegangan tiap putaran poros,

baik pulsa dalam arah yang sama (polaritas). Agar generator DC untuk menghasilkan tegangan

konstan, daripada pulsa singkat tegangan sekali setiap / 2 revolusi 1, ada beberapa set koil

melakukan kontak intermiten dengan kuas. Diagram ditunjukkan di atas adalah sedikit lebih

sederhana dari apa yang akan Anda lihat dalam kehidupan nyata.

Masalah yang terlibat dengan pembuatan dan melanggar kontak listrik dengan koil bergerak

harus jelas (pencetus dan panas), terutama jika poros generator ini berputar dengan kecepatan

tinggi. Jika suasana di sekitar mesin mengandung uap mudah terbakar atau mudah meledak,

masalah praktis kontak sikat memproduksi motor bahkan lebih besar. Sebuah generator AC

(alternator) tidak memerlukan sikat dan komutator untuk bekerja, dan begitu juga kebal terhadap

masalah ini dialami oleh generator DC.

Manfaat AC lebih DC berkaitan dengan desain generator juga tercermin dalam motor listrik.

Sementara DC motor memerlukan penggunaan kuas untuk melakukan kontak listrik dengan

kumparan bergerak dari kawat, motor AC tidak. Bahkan, AC dan desain motor DC yang sangat

mirip dengan rekan-rekan generator mereka (identik demi tutorial ini), motor AC yang

tergantung pada medan magnet membalikkan dihasilkan oleh arus bolak-balik melalui gulungan

stasioner dalam kawat untuk memutar magnet berputar di sekitar poros nya, dan motor DC yang

tergantung pada kontak sikat dan melanggar koneksi untuk membalikkan arus melalui kumparan

berputar setiap rotasi 1 / 2 (180 derajat).

Jadi kita tahu bahwa AC generator dan motor AC cenderung lebih sederhana dari generator DC

dan motor DC. Hal ini berarti relatif sederhana menjadi keandalan yang lebih besar dan biaya

yang lebih rendah dari manufaktur. Tapi apa lagi yang AC baik bagi? Tentunya harus ada yang

lebih dari detil desain generator dan motor. Memang ada. Ada pengaruh elektromagnetik yang

dikenal sebagai saling induksi, dimana dua atau lebih gulungan kawat ditempatkan sehingga

medan magnet yang berubah diciptakan oleh satu menginduksi tegangan pada yang lain. Jika kita

memiliki dua kumparan induktif dan kami saling memberi energi satu kumparan dengan AC,

kami akan membuat tegangan AC di koil lainnya. Ketika digunakan sebagai demikian, perangkat

ini dikenal sebagai trafo: Gambar di bawah ini

Transformer “transforms” AC voltage and current. Transformer "mengubah" tegangan AC dan

arus.

Makna mendasar dari sebuah transformator adalah kemampuannya untuk langkah tegangan naik

atau turun dari kumparan powered ke koil unpowered. Tegangan AC induksi dalam unpowered

("sekunder") kumparan adalah sama dengan tegangan AC di powered ("primer") kumparan

dikalikan dengan rasio kumparan sekunder berubah menjadi kumparan primer bergantian. Jika

kumparan sekunder adalah menyalakan beban, arus melalui kumparan sekunder hanya

kebalikan: koil primer saat ini dikalikan dengan rasio utama untuk berubah sekunder. Hubungan

ini memiliki analogi mekanis yang sangat dekat, menggunakan torsi dan kecepatan untuk

mewakili tegangan dan arus, masing-masing: Gambar di bawah ini

Kecepatan multiplikasi gear kereta langkah torsi bawah dan mempercepat. Down transformator

tegangan langkah-Langkah ke bawah dan arus atas.

Jika rasio berliku dibalik sehingga kumparan primer ternyata kurang dari kumparan sekunder

transformator "tangga" tegangan dari tingkat sumber ke tingkat yang lebih tinggi pada beban:

Gambar di bawah ini

Pengurangan kecepatan kereta langkah gear torsi dan kecepatan turun. Step-up transformer steps

voltage up and current down. Langkah-up transformator tegangan langkah dan arus bawah.

Transformator kemampuan untuk langkah tegangan AC naik atau turun dengan mudah

memberikan AC keuntungan yang tak tertandingi oleh DC dalam bidang distribusi daya dalam

gambar di bawah ini . Ketika transmisi tenaga listrik jarak jauh, itu jauh lebih efisien untuk

melakukannya dengan tegangan melangkah-up dan arus melangkah-down (kawat kecil-diameter

dengan dikurangi kerugian daya resistif), maka langkah tegangan kembali turun dan arus

kembali Facebook industri, bisnis, atau menggunakan konsumen.

Transformers jarak jauh memungkinkan transmisi tegangan tinggi efisien energi listrik.

Teknologi transformer telah membuat distribusi tenaga listrik jangka panjang praktis. Tanpa

kemampuan untuk secara efisien langkah tegangan naik dan turun, itu akan menjadi biaya terlalu

tinggi untuk membangun sistem tenaga listrik untuk apa pun kecuali jarak dekat (dalam beberapa

mil paling banyak) digunakan.

Seperti yang berguna sebagai transformator, mereka hanya bekerja dengan AC, bukan DC.

Karena fenomena induktansi bersama bergantung pada perubahan medan magnet, dan arus

searah (DC) hanya dapat menghasilkan medan magnet yang stabil, transformer hanya tidak akan

bekerja dengan arus searah. Tentu saja, langsung saat ini dapat terganggu (berdenyut) melalui

gulungan primer transformator untuk menciptakan medan magnet yang berubah (seperti yang

dilakukan dalam sistem pengapian otomotif untuk menghasilkan tegangan tinggi spark plug daya

dari baterai DC bertegangan rendah), tetapi berdenyut DC yang tidak berbeda dari AC. Mungkin

lebih dari alasan lain, inilah sebabnya AC menemukan aplikasi luas seperti dalam sistem

kekuasaan.

Bentuk gelombang AC

Ketika sebuah alternator menghasilkan tegangan AC, tegangan switch polaritas dari waktu ke

waktu, tapi tidak begitu dengan cara yang sangat khusus. Ketika digambarkan dari waktu ke

waktu, "gelombang" ditelusuri oleh tegangan bolak polaritas dari alternator yang mengambil

bentuk yang berbeda, dikenal sebagai gelombang sinus: Gambar di bawah ini

Grafik tegangan AC dari waktu ke waktu (gelombang sinus).

Dalam plot tegangan dari alternator Elektromekanik, perubahan dari satu polaritas yang lain

adalah salah satu yang halus, tingkat tegangan berubah paling cepat pada titik nol ("crossover")

dan paling lambat pada puncaknya. Jika kita adalah untuk grafik fungsi trigonometri dari "sinus"

rentang horisontal 0 hingga 360 derajat, kita akan menemukan pola yang sama persis seperti

pada Tabel di bawah ini .

Trigonometri "sinus" fungsi.

Sudut (o) sin (sudut) gelombang Sudut (o) sin (sudut) gelombang

0 0.0000 nol 180 0.0000 nol

15 0.2588 + 195 -0.2588 -

30 0.5000 + 210 -0.5000 -

45 0.7071 + 225 -0.7071 -

60 0.8660 + 240 -0.8660 -

75 0.9659 + 255 -0.9659 -

90 1.0000 Puncak 270 -1.0000 -Puncak

105 0.9659 + 285 -0.9659 -

120 0.8660 + 300 -0.8660 -

135 0.7071 + 315 -0.7071 -

150 0.5000 + 330 -0.5000 -

165 0.2588 + 345 -0.2588 -

180 0.0000 nol 360 0.0000 nol

Alasan mengapa sebuah alternator elektromekanis output gelombang sinus AC adalah karena

fisika dari operasi. Tegangan yang dihasilkan oleh kumparan stasioner dengan gerakan berputar

magnet sebanding dengan tingkat di mana fluks magnetik berubah tegak lurus terhadap

kumparan (Hukum Faraday Induksi elektromagnetik). Angka tersebut sangat besar bila kutub

magnet yang paling dekat dengan gulungan, dan setidaknya ketika kutub magnet yang terjauh

dari gulungan. Secara matematis, laju perubahan fluks magnetik yang disebabkan oleh magnet

berputar mengikuti yang dari fungsi sinus, sehingga tegangan yang dihasilkan oleh kumparan

berikut bahwa fungsi yang sama.

Jika kita adalah untuk mengikuti perubahan tegangan yang dihasilkan oleh kumparan dalam

sebuah alternator dari setiap titik pada grafik gelombang sinus ke titik bahwa ketika bentuk

gelombang mulai terulang, kita akan ditandai tepat satu siklus gelombang itu. Hal ini paling

mudah ditunjukkan dengan rentang jarak antara puncak identik, tetapi dapat diukur di antara

setiap titik yang sesuai pada grafik. Tingkat tanda pada sumbu horisontal grafik merupakan

domain dari fungsi trigonometri sinus, dan juga posisi sudut-dua kutub alternator poros

sederhana kami seperti berputar: Gambar di bawah ini

Alternator tegangan sebagai fungsi dari posisi poros (waktu).

Karena sumbu horisontal grafik ini dapat menandai berlalunya waktu serta posisi poros dalam

derajat, dimensi ditandai untuk satu siklus sering diukur dalam unit waktu, paling sering detik

atau sepersekian detik. Ketika dinyatakan sebagai pengukuran, ini sering disebut periode

gelombang. Periode gelombang dalam derajat selalu 360, namun jumlah waktu satu periode

menempati tergantung pada tingkat tegangan berosilasi bolak-balik.

Sebuah ukuran yang lebih populer untuk menggambarkan tingkat bolak tegangan AC atau

gelombang arus dibandingkan periode adalah tingkat itu-dan-sebagainya osilasi kembali. Ini

adalah frekuensi disebut. Unit modern untuk frekuensi adalah Hertz (disingkat Hz), yang

merupakan jumlah siklus gelombang diselesaikan dalam waktu satu detik. Di Amerika Serikat,

frekuensi daya-line standar adalah 60 Hz, yang berarti bahwa tegangan AC berosilasi pada laju

60 siklus lengkap back-dan-sebagainya setiap detik. Di Eropa, dimana frekuensi sistem tenaga

listrik adalah 50 Hz, tegangan AC hanya menyelesaikan 50 siklus setiap detik. Sebuah stasiun

pemancar radio siaran pada frekuensi 100 MHz menghasilkan osilasi tegangan AC pada tingkat

100 juta siklus setiap detik.

Sebelum kanonisasi unit Hertz, frekuensi hanyalah dinyatakan sebagai meter Lama dan peralatan

elektronik "siklus per detik." Sering melahirkan unit frekuensi "CPS" (Siklus Per Second) bukan

Hz. Banyak orang berpendapat bahwa perubahan dari unit cukup jelas seperti CPS untuk Hertz

merupakan langkah mundur dalam kejelasan. Sebuah perubahan serupa terjadi ketika unit dari

"Celcius" diganti yang dari "Celcius" pengukuran suhu metrik. Nama Centigrade didasarkan

pada hitungan-100 ("centi-") skala ("-grade") yang mewakili leleh dan titik didih H 2 O, masing-

masing. The name Celsius, on the other hand, gives no hint as to the unit's origin or meaning.

Nama Celsius, di sisi lain, tidak memberikan petunjuk untuk asal unit atau makna.

Periode dan frekuensi reciprocals matematika dari satu sama lain. Artinya, jika gelombang

memiliki jangka waktu 10 detik, frekuensi akan 0,1 Hz, atau 1 / 10 dari siklus per detik:

Sebuah instrumen disebut osiloskop, Gambar di bawah ini , digunakan untuk menampilkan

tegangan berubah dari waktu ke waktu pada layar grafis. Anda mungkin akrab dengan tampilan

dari elektrokardiograf) mesin atau EKG (ECG, digunakan oleh dokter untuk grafik osilasi dari

hati pasien dari waktu ke waktu. EKG adalah osiloskop tegas tujuan khusus dirancang untuk

penggunaan medis. Tujuan umum osiloskop memiliki kemampuan untuk menampilkan tegangan

dari hampir semua sumber tegangan, diplot sebagai grafik dengan waktu sebagai variabel

independen. Hubungan antara periode dan frekuensi sangat berguna untuk mengetahui ketika

menampilkan suatu tegangan AC atau gelombang arus pada layar osiloskop. Dengan mengukur

periode gelombang pada sumbu horisontal layar osiloskop dan reciprocating bahwa nilai waktu

(dalam detik), Anda dapat menentukan frekuensi dalam Hertz.

Periode waktu sinewave ditampilkan pada osiloskop.

Tegangan dan arus tidak berarti variabel fisik hanya tunduk pada variasi dari waktu ke waktu.

Jauh lebih umum untuk pengalaman sehari-hari kita adalah suara, yang tidak lebih daripada

bolak kompresi dan dekompresi (gelombang tekanan) dari molekul udara, ditafsirkan oleh

telinga kita sebagai sensasi fisik. Karena arus bolak adalah fenomena gelombang, itu saham

banyak sifat-sifat fenomena gelombang lain, seperti suara. Untuk alasan ini, suara (terutama

musik terstruktur) memberikan analogi yang sangat baik untuk berhubungan konsep-konsep AC.

Dalam istilah musik, frekuensi setara dengan pitch. Low-pitch catatan seperti yang dihasilkan

oleh tuba atau bassoon terdiri dari getaran molekul udara yang relatif lambat (frekuensi rendah).

High-pitch catatan seperti yang dihasilkan oleh seruling atau peluit terdiri dari jenis yang sama

getaran di udara, hanya bergetar pada tingkat yang jauh lebih cepat (frekuensi yang lebih tinggi).

Gambar di bawah ini tabel yang menunjukkan frekuensi aktual untuk berbagai catatan musik

umum.

Frekuensi dalam Hertz (Hz) ditunjukkan untuk catatan berbagai musik.

Astute pengamat akan melihat bahwa semua catatan di atas meja bantalan penunjukan surat yang

sama terkait dengan rasio frekuensi 2:1. Misalnya, frekuensi pertama ditampilkan (ditunjuk

dengan huruf "A") adalah 220 Hz. Tertinggi berikutnya "A" catatan memiliki frekuensi 440 Hz -

persis dua kali siklus banyak gelombang suara per detik. Rasio 02:01 sama berlaku untuk

pertama A tajam (233,08 Hz) dan berikutnya A tajam (466,16 Hz), dan untuk semua pasangan

catatan ditemukan dalam tabel.

Terdengar, dua catatan yang frekuensi ganda masing-masing persis suara lainnya sangat mirip.

Kesamaan dalam suara musik diakui, rentang terpendek pada skala musik memisahkan pasangan

catatan tersebut, yang disebut oktaf. Setelah aturan ini, yang tertinggi berikutnya "A" catatan

(satu oktaf di atas 440 Hz) akan 880 Hz, yang terendah berikutnya "A" (satu oktaf di bawah 220

Hz) akan 110 Hz. Sebuah pemandangan keyboard piano membantu untuk menempatkan skala ini

dalam perspektif: Gambar di bawah ini

Satu oktaf ditampilkan pada keyboard musik.

Seperti yang Anda lihat, satu oktaf adalah sama dengan putih 'kunci senilai tujuh jarak pada

keyboard piano. Para musik akrab mnemonic (doe-ray-mee-Fah-begitu-lah-tee) - ya, pola yang

sama diabadikan dalam aneh Rodgers dan Hammerstein lagu dinyanyikan dalam The Sound of

Music - mencakup C. satu oktaf dari C

Sementara alternator elektromekanis dan banyak fenomena fisik lainnya secara alami

menghasilkan gelombang sinus, ini bukan satu-satunya jenis gelombang bergantian ada. Lain

"bentuk gelombang" AC biasanya diproduksi dalam sirkuit elektronik. Berikut adalah bentuk

gelombang tetapi beberapa sampel dan sebutan umum mereka dalam gambar di bawah ini

Beberapa umum waveshapes (bentuk gelombang).

Bentuk gelombang ini tidak berarti satunya jenis gelombang yang ada. Mereka hanya beberapa

yang cukup umum telah diberi nama yang berbeda. Bahkan di sirkuit yang seharusnya

mewujudkan "murni", segitiga persegi sinus, atau gigi gergaji tegangan / bentuk gelombang saat

ini, hasil nyata sering kali merupakan versi yang menyimpang dari bentuk gelombang dimaksud.

Beberapa bentuk gelombang yang begitu kompleks sehingga mereka menentang klasifikasi

sebagai "jenis" tertentu (termasuk bentuk gelombang yang terkait dengan berbagai jenis alat

musik). Secara umum, setiap bentuk gelombang bantalan kemiripan dekat dengan gelombang

sinus sempurna disebut sinusoidal, sesuatu yang berbeda dicap sebagai non-sinusoidal. Menjadi

bahwa bentuk gelombang tegangan AC atau arus adalah penting untuk dampaknya dalam sebuah

rangkaian, kita harus menyadari fakta bahwa gelombang AC datang dalam berbagai bentuk.

Pengukuran besarnya AC

Sejauh ini kita tahu bahwa tegangan AC penggantinya polaritas dan AC saat penggantinya arah.

Kita juga tahu AC yang dapat alternatif dalam berbagai cara yang berbeda, dan dengan

menelusuri pergantian dari waktu ke waktu kita bisa plot sebagai Kita dapat mengukur tingkat

alternasi dengan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk gelombang untuk berevolusi sebelum

"gelombang." ini mengulang sendiri ("periode"), dan menyatakan ini sebagai siklus per satuan

waktu, atau "frekuensi." Dalam musik, frekuensi adalah sama seperti pitch, yang merupakan

harta penting yang membedakan satu nada dari yang lain.

Namun, kami mengalami masalah pengukuran jika kita mencoba untuk mengungkapkan

seberapa besar atau kecil suatu kuantitas AC. Dengan DC, dimana jumlah tegangan dan arus

pada umumnya stabil, kita memiliki sedikit kesulitan mengekspresikan tegangan berapa banyak

atau arus yang kita miliki dalam setiap bagian dari rangkaian. Tapi bagaimana Anda hibah

pengukuran tunggal besarnya untuk sesuatu yang terus berubah?

Salah satu cara untuk mengekspresikan intensitas, atau besarnya (juga disebut amplitudo), dari

suatu kuantitas AC adalah untuk mengukur tinggi puncaknya pada grafik gelombang. Hal ini

dikenal sebagai nilai puncak atau puncak dari sebuah AC waveform: Gambar di bawah ini

Tegangan puncak gelombang

Cara lain adalah dengan mengukur tinggi total antara puncak berlawanan. Ini dikenal sebagai

puncak (PP) nilai-ke-puncak gelombang AC: Gambar di bawah ini

Puncak ke puncak tegangan gelombang

Sayangnya, baik salah satu ekspresi dari amplitudo gelombang dapat menyesatkan ketika

membandingkan dua jenis gelombang. Sebagai contoh, sebuah gelombang persegi memuncak

pada 10 volt jelas sejumlah besar tegangan untuk sejumlah besar waktu dari gelombang segitiga

memuncak pada 10 volt. Dampak dari dua tegangan AC menyalakan beban akan cukup berbeda:

Gambar di bawah ini

Gelombang persegi menghasilkan efek pemanasan lebih besar dari gelombang tegangan puncak

segitiga yang sama.

Salah satu cara untuk mengungkapkan amplitudo waveshapes berbeda dengan cara yang lebih

setara dengan matematis rata-rata nilai dari seluruh titik-titik pada grafik gelombang ke satu

nomor, tunggal agregat. Ini mengukur amplitudo hanya dikenal sebagai nilai rata-rata dari

gelombang tersebut. Jika kita rata-rata semua titik-titik pada gelombang dalam aljabar (yaitu,

untuk mempertimbangkan tanda mereka, baik positif atau negatif), nilai rata-rata untuk bentuk

gelombang yang secara teknis nol, karena semua poin positif membatalkan semua poin negatif

selama siklus penuh : Gambar di bawah ini

Nilai rata-rata sinewave adalah nol.

Ini, tentu saja, akan berlaku untuk setiap bentuk gelombang memiliki porsi yang sama-area di

atas dan di bawah garis "nol" dari plot. Namun, sebagai ukuran praktis's agregat nilai sebuah

gelombang, "rata-rata" biasanya didefinisikan sebagai rata-rata matematika titik 'mutlak nilai-

nilai di seluruh siklus. Dengan kata lain, kita menghitung nilai rata-rata praktis dari gelombang

dengan mempertimbangkan semua titik pada gelombang sebagai jumlah positif, seakan

gelombang tampak seperti ini: Gambar di bawah ini

Bentuk gelombang terlihat oleh AC "rata-rata menjawab" meter.

Polaritas-insensitive mekanik (meter dirancang untuk merespon sama dengan siklus setengah

positif dan negatif-dari tegangan bolak atau arus) mendaftar secara proporsional dengan (praktis)

nilai rata-rata gelombang, karena inersia dari pointer terhadap ketegangan dari musim semi alami

rata-rata gaya yang dihasilkan oleh tegangan yang bervariasi / nilai saat ini dari waktu ke waktu.

Sebaliknya, gerakan meter polaritas-sensitif bergetar sia-sia jika terkena tegangan AC atau arus,

osilasi jarum mereka dengan cepat tentang tanda nol, menunjukkan nilai (aljabar) benar rata-rata

nol untuk gelombang simetris. Ketika "rata-rata" nilai dari bentuk gelombang adalah dirujuk

dalam teks ini, maka akan diasumsikan bahwa "praktis" definisi rata-rata dimaksudkan kecuali

dinyatakan khusus.

Cara lain untuk menurunkan nilai agregat untuk amplitudo gelombang didasarkan pada

kemampuan gelombang untuk melakukan pekerjaan berguna ketika diterapkan pada tahanan

beban. Sayangnya, sebuah pengukuran AC berdasarkan pekerjaan yang dilakukan oleh

gelombang adalah tidak sama dengan rata-rata "nilai yang gelombang itu", karena kekuasaan

merisau oleh beban yang diberikan (pekerjaan yang dilakukan per satuan waktu) tidak

berbanding lurus dengan besarnya baik tegangan atau saat ini terkesan atasnya. Sebaliknya,

kekuasaan adalah sebanding dengan kuadrat dari tegangan atau arus diterapkan pada resistensi (P

= E 2 / R, dan P = I 2 R). Meskipun matematika seperti pengukuran amplitudo mungkin tidak

mudah, utilitas itu.

Pertimbangkan Bandsaw dan jigsaw, dua buah peralatan pertukangan modern. Both types of

saws cut with a thin, toothed, motor-powered metal blade to cut wood. Kedua jenis gergaji

dipotong dengan pisau, bergigi tipis, logam motor bertenaga untuk memotong kayu. Tetapi

sementara Bandsaw menggunakan gerakan terus menerus dari pisau untuk memotong, jigsaw

menggunakan gerakan back-dan-sebagainya. Perbandingan alternating current (AC) ke arus

searah (DC) dapat disamakan dengan perbandingan dua melihat jenis: Gambar di bawah ini

Bandsaw-teki analogi AC vs DC.

Masalah mencoba menggambarkan jumlah perubahan tegangan AC atau saat ini dalam

pengukuran, tunggal agregat juga hadir dalam analogi melihat: bagaimana mungkin kita

menyatakan kecepatan pisau jigsaw? Sebuah bergerak pisau Bandsaw dengan kecepatan konstan,

mirip dengan cara mendorong atau tegangan DC DC bergerak sekarang dengan besarnya

konstan. Sebuah pisau jigsaw, di sisi lain, bergerak maju mundur, kecepatan pisau yang terus

berubah. Terlebih lagi, gerakan back-dan-sebagainya dari dua puzzle mungkin tidak dari jenis

yang sama, tergantung pada desain mekanis gergaji. Satu jigsaw mungkin bergerak pisau dengan

gerakan gelombang sinus, sementara yang lain dengan gerakan segitiga-gelombang. Untuk

menilai suatu jigsaw berdasarkan kecepatan blade puncaknya akan sangat menyesatkan ketika

membandingkan satu teka-teki yang lain (suatu jigsaw atau dengan Bandsaw a!). Terlepas dari

kenyataan bahwa gergaji yang berbeda bergerak pisau mereka dalam perilaku yang berbeda,

mereka sama dalam satu hal: mereka semua kayu dipotong, dan perbandingan kuantitatif fungsi

umum dapat berfungsi sebagai dasar umum yang untuk mempercepat laju pisau.

Gambar teka-teki dan Bandsaw sisi-by-side, dilengkapi dengan pisau yang identik (pitch gigi

yang sama, sudut, dll), sama-sama mampu memotong ketebalan yang sama dari jenis kayu yang

sama pada tingkat yang sama. Kita mungkin mengatakan bahwa kedua gergaji adalah setara atau

sama dalam kapasitas memotong mereka. Mungkin perbandingan ini digunakan untuk

menetapkan "setara Bandsaw" kecepatan pisau untuk gerakan jigsaw kembali-dan-sebagainya

pisau, untuk berhubungan efektivitas pemotongan kayu-satu ke yang lain? Ini adalah ide umum

yang digunakan untuk menetapkan "DC setara" pengukuran untuk setiap tegangan AC atau arus:

apa pun besarnya tegangan DC atau saat ini akan menghasilkan jumlah energi yang sama disipasi

panas melalui perlawanan yang sama: Gambar di bawah ini

Tegangan RMS menghasilkan efek pemanasan sama dengan tegangan DC yang sama

Dalam dua rangkaian di atas, kita memiliki jumlah yang sama tahanan beban (2 Ω) menghilang

dengan jumlah yang sama daya dalam bentuk panas (50 watt), satu didukung oleh AC dan yang

lainnya oleh DC. Karena sumber tegangan AC digambarkan di atas adalah setara (dalam hal

kekuasaan dikirim ke beban) dengan baterai 10 volt DC, kita sebut ini sebagai "10 volt" sumber

AC. Lebih khusus lagi, kami akan menunjukkan nilai tegangan sebagai RMS menjadi 10 volt.

Qualifier ini "RMS" singkatan dari Root Mean Square, algoritma yang digunakan untuk

memperoleh nilai setara DC dari titik pada grafik (dasarnya, prosedur terdiri dari

mengkuadratkan semua poin positif dan negatif pada grafik gelombang, rata-rata nilai-nilai

kuadrat, maka mengambil akar kuadrat dari rata-rata bahwa untuk mendapatkan jawaban akhir).

Kadang-kadang istilah setara alternatif atau setara DC yang digunakan sebagai pengganti

"RMS," tetapi kuantitas dan prinsip keduanya sama.

Pengukuran amplitudo RMS adalah cara terbaik untuk berhubungan besaran listrik AC ke

besaran DC, atau jumlah AC lainnya berbeda bentuk gelombang, ketika berhadapan dengan

pengukuran daya listrik. Untuk pertimbangan lain, puncak atau pengukuran puncak-ke puncak

mungkin menjadi yang terbaik untuk mempekerjakan. Sebagai contoh, ketika menentukan

ukuran yang tepat kawat (ampacity) untuk melakukan tenaga listrik dari sumber ke beban,

pengukuran RMS saat ini adalah yang terbaik untuk digunakan, karena perhatian utama dengan

saat ini adalah terlalu panas dari kawat, yang merupakan fungsi dari disipasi daya yang

disebabkan oleh arus yang melalui hambatan dari kawat. Namun, ketika rating isolator untuk

layanan dalam aplikasi AC tegangan tinggi, pengukuran tegangan puncak yang paling tepat,

karena perhatian utama di sini adalah isolator "flashover" yang disebabkan oleh tegangan spike

singkat, terlepas dari waktu.

Puncak dan pengukuran puncak-ke puncak paling baik dilakukan dengan osiloskop, yang dapat

menangkap puncak-puncak gelombang dengan tingkat akurasi yang tinggi karena tindakan cepat

dari tabung-sinar katoda-dalam menanggapi perubahan tegangan. Untuk pengukuran RMS,

gerakan meter analog (D'Arsonval, Weston, besi vane, electrodynamometer) akan bekerja selama

mereka telah dikalibrasi dalam angka RMS. Karena inersia mekanik dan efek peredam dari

gerakan meter elektromekanis membuat defleksi dari jarum alami proporsional dengan nilai rata-

rata AC, bukan nilai RMS benar, meter analog tersebut harus dikalibrasi (atau salah-dikalibrasi,

tergantung pada bagaimana Anda melihatnya) untuk menunjukkan tegangan atau arus dalam unit

RMS. Ketepatan kalibrasi ini tergantung pada asumsi bentuk gelombang, biasanya gelombang

sinus.

Elektronik yang khusus dirancang untuk pengukuran RMS yang terbaik untuk tugas tersebut.

Beberapa produsen alat telah merancang metode cerdik untuk menentukan nilai RMS dari bentuk

gelombang apapun. Salah satu produsen tersebut menghasilkan "True-RMS" meter dengan

elemen pemanas resistif kecil diaktifkan oleh tegangan sebanding dengan yang sedang diukur.

Efek pemanasan dari elemen resistensi termal diukur untuk memberikan nilai RMS yang benar

tanpa perhitungan matematis apapun, hanya hukum fisika dalam tindakan dalam pemenuhan

definisi RMS. Ketepatan dari jenis pengukuran RMS adalah independen dari bentuk gelombang.

Untuk "murni" bentuk gelombang, koefisien konversi sederhana yang ada untuk menyamakan

Peak, Peak-to-Puncak, Rata-rata (praktis, tidak aljabar), dan pengukuran RMS untuk satu sama

lain: Gambar di bawah ini

Faktor konversi bentuk gelombang umum.

Selain RMS, rata-rata, puncak (puncak), dan langkah-langkah puncak ke puncak bentuk

gelombang AC, ada rasio mengungkapkan proporsionalitas antara beberapa pengukuran yang

mendasar. Faktor puncak bentuk gelombang AC, misalnya, adalah rasio dari nilai) yang puncak

(puncak dibagi dengan nilai RMS-nya. Faktor bentuk gelombang AC adalah rasio dari nilai RMS

dibagi dengan nilai rata-rata. Bentuk gelombang berbentuk Square selalu memiliki faktor puncak

dan bentuk sama dengan 1, karena puncak adalah sama dengan RMS dan nilai-nilai rata-rata.

Bentuk gelombang Sinusoidal memiliki nilai RMS dari 0,707 (kebalikan dari akar kuadrat dari 2)

dan faktor bentuk 1.11 (0.707/0.636). Segitiga-dan bentuk gelombang gigi gergaji berbentuk

memiliki nilai RMS dari 0,577 (kebalikan dari akar kuadrat dari 3) dan faktor bentuk 1.15

(0.577/0.5).

Ingatlah bahwa konstanta konversi yang ditampilkan di sini untuk puncak, RMS, dan rata-rata

amplitudo gelombang sinus, gelombang persegi, dan gelombang segitiga terus berlaku hanya

untuk bentuk murni dari waveshapes. RMS dan nilai rata-rata waveshapes terdistorsi tidak

berhubungan dengan rasio yang sama: Gambar di bawah ini

Bentuk gelombang Sewenang-wenang tidak memiliki konversi sederhana.

Ini adalah konsep yang sangat penting bagi memahami ketika menggunakan gerakan D'meter

analog Arsonval untuk mengukur tegangan AC atau arus. Gerakan D'analog Arsonval,

dikalibrasi untuk menunjukkan amplitudo gelombang sinus-RMS, hanya akan akurat ketika

mengukur gelombang sinus murni. Jika bentuk gelombang dari tegangan atau arus yang diukur

adalah sesuatu tetapi gelombang sinus murni, indikasi yang diberikan oleh meter tidak akan

menjadi nilai RMS sebenarnya dari gelombang, karena tingkat defleksi jarum dalam gerakan

meter Arsonval D'analog adalah proporsional dengan nilai rata-rata dari gelombang, bukan RMS.

RMS meter kalibrasi diperoleh dengan "skewing" rentang dari meteran sehingga menampilkan

beberapa kecil dari nilai rata-rata, yang akan sama dengan menjadi nilai RMS untuk suatu bentuk

gelombang tertentu dan bentuk gelombang tertentu saja.

Karena bentuk gelombang sinus yang paling umum dalam pengukuran listrik, itu adalah bentuk

gelombang diasumsikan untuk kalibrasi meter analog, dan beberapa kecil yang digunakan dalam

kalibrasi meter adalah 1,1107 (form factor: 0.707/0.636: rasio RMS dibagi dengan rata-rata

untuk gelombang sinusoidal). Setiap bentuk gelombang lain dari gelombang sinus murni akan

memiliki rasio yang berbeda RMS dan nilai rata-rata, dan dengan demikian meter dikalibrasi

untuk tegangan gelombang sinus atau saat ini tidak akan menunjukkan RMS benar ketika

membaca sebuah gelombang non-sinusoidal. Ingatlah bahwa pembatasan ini hanya berlaku

untuk sederhana, meter AC analog tidak menggunakan "True-RMS" teknologi.

Amplitudo rata-rata adalah matematika "berarti" dari semua gelombang's poin di atas periode

satu siklus. Secara teknis, amplitudo rata-rata dari setiap gelombang dengan porsi yang sama-

area di atas dan di bawah garis "nol" pada grafik adalah nol. Namun, sebagai ukuran praktis

amplitudo, rata-rata nilai suatu gelombang sering dihitung sebagai rata-rata matematika titik

'mutlak nilai semua (mengambil semua nilai negatif dan mempertimbangkan mereka sebagai

positif). Untuk gelombang sinus, nilai rata-rata sehingga dihitung adalah sekitar 0,637 dari nilai

puncaknya.

"RMS" singkatan dari Root Mean Square, dan merupakan cara untuk mengekspresikan suatu

kuantitas tegangan AC atau arus dalam hal fungsional setara dengan DC. Sebagai contoh, 10 volt

AC RMS adalah jumlah tegangan yang akan menghasilkan jumlah yang sama disipasi panas di

sebuah resistor nilai yang diberikan sebagai suatu sumber daya 10 volt DC. Juga dikenal sebagai

"setara" atau nilai "setara DC" dari tegangan AC atau arus. Untuk gelombang sinus, nilai RMS

adalah sekitar 0,707 dari nilai puncaknya.

Faktor puncak bentuk gelombang AC adalah rasio dari puncaknya (puncak) terhadap nilai RMS-

nya.

Faktor bentuk gelombang AC adalah rasio dari nilai RMS ke nilai rata-rata.

Analog, gerakan meter elektromekanik merespon secara proporsional dengan nilai rata-rata dari

tegangan AC atau arus. Ketika RMS indikasi diinginkan, kalibrasi meteran itu harus "miring"

yang sesuai. Ini berarti bahwa keakuratan indikasi RMS sebuah meter elektromekanis adalah

tergantung pada kemurnian bentuk gelombang: apakah itu adalah bentuk gelombang yang sama

persis seperti bentuk gelombang yang digunakan dalam mengkalibrasi.

Sirkuit AC perhitungan sederhana

Selama beberapa bab berikutnya, Anda akan belajar bahwa pengukuran rangkaian AC dan

perhitungan bisa menjadi sangat rumit karena sifat kompleks alternating current di sirkuit dengan

induktansi dan kapasitansi. Namun, dengan sirkuit sederhana (gambar bawah ) yang melibatkan

tidak lebih dari sumber listrik AC dan perlawanan, hukum yang sama dan aturan dari DC berlaku

sederhana dan langsung.

Perhitungan rangkaian AC untuk sirkuit resistif adalah sama seperti untuk DC.

Seri resistensi masih menambahkan, resistensi paralel masih berkurang, dan Hukum Kirchhoff

dan Ohm masih terus benar. Sebenarnya, seperti yang akan kita temukan nanti, aturan-aturan dan

hukum selalu memegang benar, yang hanya bahwa kita harus menyatakan jumlah tegangan arus,

dan oposisi, untuk saat ini di matematika bentuk yang lebih maju. Dengan rangkaian resistif

murni, walaupun demikian, kompleksitas AC yang tidak ada konsekuensi praktis, dan sehingga

kita dapat memperlakukan angka-angka seolah-olah kita berurusan dengan besaran DC

sederhana.

Karena semua hubungan matematika masih terus benar, kita dapat menggunakan metode akrab

kita "tabel" sirkuit pengorganisasian nilai sama dengan DC:

Satu peringatan besar perlu diberikan di sini: semua pengukuran tegangan AC dan arus harus

dinyatakan dalam istilah yang sama (puncak, puncak ke puncak, rata-rata, atau RMS). Jika

sumber tegangan diberikan dalam volt AC puncak, maka semua arus dan tegangan dihitung

kemudian dilemparkan dalam hal unit puncak. Jika sumber tegangan diberikan dalam volt AC

RMS, maka semua arus dan tegangan dihitung dilemparkan dalam unit AC RMS juga. Hal ini

berlaku untuk setiap perhitungan berdasarkan Hukum Ohm, hukum-hukum Kirchhoff, dll

Kecuali dinyatakan lain, semua nilai tegangan dan arus pada sirkuit AC umumnya diasumsikan

RMS daripada puncak, rata-rata, atau puncak-ke puncak. Di beberapa daerah di elektronik,

pengukuran puncak diasumsikan, tetapi dalam sebagian besar aplikasi (elektronik khususnya

industri) asumsi ini RMS.

TINJAUAN:

Semua aturan-aturan lama dan hukum dari DC (Tegangan Kirchhoff dan Lancar Hukum, Hukum

Ohm) masih terus berlaku bagi AC. Namun, dengan sirkuit yang lebih kompleks, kita mungkin

perlu untuk mewakili jumlah AC dalam bentuk yang lebih kompleks.

The "tabel" metode pengorganisasian nilai sirkuit masih merupakan alat analisis yang valid

untuk sirkuit AC.

AC fase

Hal-hal mulai mendapatkan rumit ketika kita harus berhubungan tegangan AC dua atau lebih

atau arus yang keluar dari langkah dengan satu sama lain. Dengan "keluar dari langkah," berarti

saya bahwa kedua bentuk gelombang tidak disinkronkan: bahwa puncak dan titik nol tidak cocok

sampai pada titik-titik yang sama pada waktunya. Grafik dalam gambar di bawah ini

menggambarkan sebuah contoh ini.

Keluar dari fase gelombang

Dua gelombang yang ditampilkan di atas (A versus B) adalah amplitudo yang sama dan

frekuensi, tetapi mereka tidak akan bertahan satu sama lain. Dalam istilah teknis, ini disebut

pergeseran fasa. Sebelumnya kita lihat bagaimana kita bisa plot "gelombang sinus" dengan

menghitung fungsi sinus trigonometri untuk sudut mulai dari 0 hingga 360 derajat, lingkaran

penuh. Titik awal dari gelombang sinus adalah nol amplitudo pada nol derajat, terus berkembang

untuk amplitudo positif penuh pada 90 derajat, nol pada 180 derajat, penuh negatif pada 270

derajat, dan kembali ke titik awal nol pada 360 derajat. Kita dapat menggunakan skala sudut

sepanjang sumbu horisontal plot gelombang kita untuk mengungkapkan seberapa jauh dari

langkah satu gelombang adalah dengan lain: Gambar di bawah ini

Gelombang A B memimpin gelombang oleh 45o

Pergeseran antara dua bentuk gelombang adalah sekitar 45 derajat, "A" gelombang yang di

depan gelombang "B". Sebuah contoh pergeseran fase yang berbeda diberikan dalam grafik

berikut untuk lebih baik menggambarkan konsep ini: Gambar di bawah ini

Contoh pergeseran fasa.

Karena bentuk gelombang pada contoh di atas berada di frekuensi yang sama, mereka akan

keluar dari langkah oleh jumlah sudut yang sama di setiap titik waktu. Untuk alasan ini, kita

dapat mengekspresikan pergeseran fasa untuk dua atau lebih bentuk gelombang dari frekuensi

yang sama sebagai kuantitas konstan untuk seluruh gelombang, dan bukan hanya merupakan

ekspresi dari pergeseran antara dua titik tertentu di sepanjang ombak. Artinya, aman untuk

mengatakan sesuatu seperti, "tegangan" A "adalah 45 derajat keluar dari fase dengan tegangan

'B'." Adalah bentuk gelombang apapun yang maju dalam evolusinya dikatakan terkemuka dan di

belakang dikatakan tertinggal .

Tahap pergeseran, seperti tegangan, selalu merupakan pengukuran relatif antara dua hal. Ada

benar-benar ada hal seperti gelombang dengan fase pengukuran mutlak karena tidak ada

referensi universal yang dikenal untuk fase. Biasanya dalam analisis rangkaian AC, gelombang

tegangan dari power supply digunakan sebagai acuan untuk tahap, yang dinyatakan sebagai

Setiap tegangan tegangan AC atau saat ini "xxx volt pada 0 derajat." Di sirkuit yang akan

memiliki pergeseran fasa yang disajikan secara relatif dengan sumber tegangan.

Inilah yang membuat perhitungan sirkuit AC lebih rumit daripada DC. Ketika menerapkan

Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff, jumlah tegangan AC dan arus harus mencerminkan

pergeseran fasa dan amplitudo. Matematika operasi penambahan, pengurangan, perkalian, dan

pembagian harus beroperasi atas jumlah pergeseran fasa dan amplitudo. Untungnya, ada sistem

matematika dari jumlah yang disebut bilangan kompleks cocok untuk tugas ini mewakili

amplitudo dan fase.

Karena subjek bilangan kompleks sangat penting untuk memahami sirkuit AC, bab selanjutnya

akan setia kepada subjek itu saja.

TINJAUAN:

Tahap pergeseran adalah di mana dua atau lebih bentuk gelombang yang keluar dari langkah

dengan satu sama lain.

Jumlah pergeseran fasa antara dua gelombang dapat dinyatakan dalam bentuk derajat, seperti

yang didefinisikan oleh unit derajat pada sumbu horisontal grafik gelombang yang digunakan

dalam merencanakan fungsi trigonometri sinus.

Sebuah gelombang terkemuka didefinisikan sebagai salah satu gelombang yang di depan lain

dalam evolusinya. Sebuah gelombang lagging adalah salah satu yang berada di belakang lain.

Contoh:

Perhitungan untuk analisis rangkaian AC harus mempertimbangkan baik pergeseran amplitudo

dan fase bentuk gelombang tegangan dan arus harus benar-benar akurat. Hal ini memerlukan

penggunaan sistem matematika yang disebut bilangan kompleks.

BATERAI DAN SISTEM DAYA

Elektron kegiatan dalam reaksi kimia

Sejauh ini dalam diskusi kami pada listrik dan rangkaian listrik, kita tidak dibahas dalam setiap

detail bagaimana fungsi baterai. Sebaliknya, kami hanya diasumsikan bahwa mereka

menghasilkan tegangan konstan melalui semacam proses misterius. Di sini, kita akan

mengeksplorasi proses tersebut untuk beberapa derajat dan mencakup beberapa pertimbangan

praktis terlibat dengan baterai nyata dan penggunaannya dalam sistem kekuasaan.

Dalam bab pertama buku ini, konsep atom dibahas, sebagai blok dasar pembangunan dari semua

benda material. Atom, pada gilirannya, terdiri dari potongan kecil bahkan disebut partikel materi.

Elektron, proton, dan neutron adalah jenis partikel dasar yang ditemukan di atom. Masing-

masing jenis partikel memainkan peran yang berbeda dalam perilaku atom. Sementara aktivitas

listrik melibatkan gerak elektron, identitas kimia atom (yang sangat menentukan bagaimana

bahan konduktif tersebut akan) ditentukan oleh jumlah proton dalam inti (pusat).

Proton dalam inti atom adalah sangat sulit untuk mengeluarkan, sehingga identitas kimia dari

atom apapun sangat stabil. Salah satu tujuan dari para ahli alkimia kuno (untuk mengubah timah

menjadi emas) telah digagalkan oleh stabilitas sub-atom. Semua upaya untuk mengubah properti

dari atom dengan cara panas, cahaya, atau gesekan yang bertemu dengan kegagalan. Elektron

dari atom, bagaimanapun, adalah jauh lebih mudah copot. Seperti yang telah kita lihat, gesekan

adalah salah satu cara di mana elektron dapat dipindahkan dari satu atom ke yang lain (kaca dan

sutra, lilin dan wol), dan begitu juga panas (menghasilkan tegangan dengan memanaskan

sambungan logam berbeda, seperti dalam kasus termokopel).

Elektron dapat melakukan lebih dari sekedar bergerak di sekitar dan antara atom: mereka juga

dapat berfungsi untuk menghubungkan atom yang berbeda bersama-sama. Ini menghubungkan

atom dengan elektron disebut ikatan kimia. Kasar (dan sederhana) representasi seperti ikatan

antara dua atom akan terlihat seperti ini:

Ada beberapa jenis ikatan kimia, salah satu yang ditampilkan di atas menjadi wakil dari ikatan

kovalen, di mana elektron dibagi antara atom. Karena ikatan kimia didasarkan pada link yang

dibentuk oleh elektron, obligasi ini hanya sekuat imobilitas elektron membentuk mereka.

Artinya, ikatan kimia dapat dibuat atau patah oleh kekuatan yang sama yang memaksa elektron

untuk bergerak: panas, cahaya, gesekan, dll

Bila atom bergabung dengan ikatan kimia, mereka membentuk bahan dengan sifat yang dikenal

sebagai molekul. Gambar dual-atom ditunjukkan di atas adalah contoh dari molekul sederhana

yang dibentuk oleh dua atom dari jenis yang sama. Kebanyakan molekul serikat dari berbagai

jenis atom. Bahkan molekul yang dibentuk oleh atom dari jenis yang sama dapat memiliki sifat

fisik yang sangat berbeda. Ambil elemen karbon, misalnya: dalam satu bentuk, grafit, atom

karbon link bersama-sama untuk membentuk datar "piring" yang geser terhadap satu sama lain

dengan sangat mudah, memberikan grafit pelumas alami propertinya. Dalam bentuk lain,

berlian, atom karbon yang sama link bersama-sama dalam konfigurasi yang berbeda, kali ini

dalam bentuk piramida saling terkait, membentuk bahan melebihi kekerasan. Dalam belum

bentuk lain, Fullerene, puluhan atom karbon setiap bentuk molekul, yang terlihat seperti bola

sepak bola. Fullerene molekul sangat rapuh dan ringan. Jelaga lapang dibentuk oleh pembakaran

terlalu kaya gas asetilena (seperti dalam pengapian awal dari pengelasan oxy-asetilen / obor

potong) mengandung banyak molekul Fullerene.

Ketika alkemis berhasil mengubah sifat-sifat zat oleh panas, cahaya, gesekan, atau campuran

dengan zat lainnya, mereka benar-benar mengamati perubahan jenis molekul yang dibentuk oleh

atom pecah dan membentuk ikatan dengan atom lainKimia adalah mitra modern alkimia, dan

kekhawatiran dirinya terutama dengan sifat ini ikatan kimia dan reaksi-reaksi yang terkait

dengan mereka.

Jenis ikatan kimia kepentingan tertentu untuk studi kami baterai adalah yang disebut ionik

ikatan-begitu, dan ini berbeda dari ikatan kovalen dalam atom salah satu molekul yang memiliki

kelebihan elektron, sedangkan atom yang lain tidak memiliki elektron, ikatan antara mereka

menjadi akibat dari tarik elektrostatik antara dua tidak seperti tuduhan,. ionik Ketika obligasi

terbentuk netral dari atom ada transfer elektron antara atom bermuatan positif dan negatif.

Sebuah atom yang keuntungan kelebihan elektron dikatakan dikurangi; sebuah atom dengan

kekurangan elektron dikatakan teroksidasi. mnemonic untuk membantu mengingat definisi

adalah OIL RIG (teroksidasi kurang; berkurang diperoleh). Penting untuk dicatat bahwa molekul

sering akan mengandung kedua ikatan ion dan kovalen. Natrium hidroksida (lye, NaOH)

memiliki ikatan ion antara atom natrium (positif) dan ion hidroksil (negatif). Ion hidroksil

memiliki ikatan kovalen (ditampilkan sebagai bar) antara atom hidrogen dan oksigen:

Na + O—H - Na + O-H -

Sodium hanya kehilangan satu elektron, sehingga muatan adalah +1 dalam contoh di atas. Jika

atom kehilangan lebih dari satu elektron, muatan yang dihasilkan dapat ditunjukkan sebagai +2,

+3 +4, dll atau dengan angka romawi dalam tanda kurung yang menunjukkan keadaan oksidasi,

seperti (I), (II), ( IV), dll Beberapa atom dapat memiliki beberapa bilangan oksidasi, dan kadang-

kadang penting untuk menyertakan biloks dalam rumus molekul untuk menghindari ambiguitas.

Pembentukan ion dan ikatan ion dari atom atau molekul netral (atau sebaliknya) melibatkan

transfer elektron. Bahwa transfer elektron dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan perangkat

current.A listrik dibangun untuk melakukan hal ini disebut sel volta, atau sel untuk jangka

pendek, biasanya terdiri dari dua elektroda logam dicelupkan dalam campuran bahan kimia

(disebut elektrolit) yang dirancang untuk memfasilitasi seperti elektrokimia (oksidasi / reduksi)

Reaksi:

Dalam "timbal-asam" sel umum (jenis yang biasa digunakan dalam mobil), elektrode negatif

terbuat dari timbal (Pb) dan positif terbuat dari timbal (IV) dioksida (Pb0 2), kedua zat metalik.

Penting untuk dicatat bahwa dioksida timbal metalik dan merupakan konduktor listrik, tidak

seperti oksida logam lain yang biasanya isolator. (Catatan: Tabel di bawah ) Solusi elektrolit

merupakan cairan asam sulfat (H 2 SO 4 + H 2 O). Jika elektroda sel tersambung ke sirkuit

eksternal, seperti bahwa elektron memiliki tempat mengalir dari satu ke yang lain, timbal (IV)

atom dalam elektroda positif (PbO 2) akan mendapatkan dua elektron masing-masing untuk

menghasilkan Pb (II ) O. Atom oksigen yang "tersisa" bergabung dengan ion hidrogen

bermuatan positif (H) + membentuk air (H 2 O). Ini aliran elektron ke dalam timbal dioksida

(PbO 2) elektroda, memberikan muatan listrik positif. Akibatnya, atom memimpin dalam

elektrode negatif menyerah dua elektron masing-masing untuk menghasilkan timbal Pb (II), yang

menggabungkan dengan ion sulfat (SO 4 -2) dihasilkan dari disosiasi ion hidrogen (H +) dari asam

sulfat (H 2 SO 4) untuk membentuk sulfat timbal (PbSO 4). Aliran elektron dari elektrode

memimpin memberi muatan listrik negatif. Reaksi-reaksi ini ditunjukkan diagrammitically di

bawah ini: [DOE]

Proses sel menyediakan energi listrik untuk memasok beban ini disebut pemakaian, karena

menguras kimia internal cadangannya. Secara teoritis, setelah semua asam sulfat telah habis,

hasilnya akan dua elektroda sulfat timbal (PbSO 4) dan larutan elektrolit air murni (H 2 O), tanpa

meninggalkan kapasitas yang lebih untuk ikatan ionik tambahan. Dalam keadaan ini, sel

dikatakan sepenuhnya habis. Dalam sel timbal-asam, status pengisian dapat ditentukan dengan

analisis kekuatan asam. Hal ini mudah dilakukan dengan perangkat yang disebut hydrometer,

yang mengukur berat jenis (densitas) dari elektrolit. Asam sulfat lebih padat daripada air,

sehingga semakin besar memimpin sebuah sel, semakin besar konsentrasi asam, dan dengan

demikian solusi elektrolit padat.

Tidak ada reaksi kimia perwakilan tunggal dari semua sel volta, sehingga setiap pembahasan

rinci kimia pasti memiliki aplikasi terbatas. Hal yang penting untuk dipahami adalah bahwa

elektron termotivasi untuk dan / atau dari elektroda sel melalui reaksi ionik antara molekul

molekul elektroda dan elektrolit. Reaksi diaktifkan bila ada jalur eksternal untuk arus listrik, dan

berakhir pada saat jalan yang rusak.

Menjadi bahwa motivasi untuk elektron untuk bergerak melalui sebuah sel kimia di alam, jumlah

tegangan (gaya gerak listrik) yang dihasilkan oleh sel apapun akan lebih spesifik terhadap reaksi

kimia tertentu untuk jenis sel. Sebagai contoh, sel timbal-asam yang baru saja dijelaskan

mempunyai tegangan nominal 2,04 volt per sel, berdasarkan sel penuh "diisi" (konsentrasi asam

kuat) dalam kondisi fisik yang baik. Ada jenis lain dari sel-sel dengan berbagai keluaran

tegangan tertentu. Sel Edison, misalnya, dengan elektroda positif terbuat dari oksida nikel,

elektroda negatif yang terbuat dari besi, dan larutan elektrolit kalium hidroksida (a, kaustik tidak

asam, substansi) menghasilkan tegangan nominal hanya 1,2 volt, karena spesifik perbedaan

reaksi kimia dengan mereka elektroda dan zat elektrolit.

Reaksi kimia dari beberapa jenis sel dapat dibalik dengan memaksa mundur arus listrik melalui

sel (di elektroda negatif dan keluar dari elektrode positif). Proses ini disebut pengisian. Setiap sel

(rechargeable) seperti disebut sel sekunder. Sebuah sel kimia yang tidak dapat dibalik oleh arus

reverse disebut sel primer.

Ketika sebuah sel timbal-asam dibebankan oleh sumber arus eksternal, reaksi kimia alami selama

debit dibalik:

Konstruksi Baterai

Kata baterai hanya berarti sekelompok komponen yang serupa. Dalam kosakata militer, sebuah

"baterai" mengacu pada cluster senjata. Dalam listrik, sebuah "baterai" adalah satu set sel volta

dirancang untuk memberikan tegangan yang lebih besar dan / atau saat ini daripada yang

mungkin dengan satu sel saja.

Simbol untuk sel sangat sederhana, terdiri dari satu baris panjang dan satu baris pendek, sejajar

satu sama lain, dengan menghubungkan kabel:

Simbol untuk baterai tidak lebih dari beberapa simbol sel ditumpuk dalam seri:

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, tegangan yang dihasilkan oleh jenis tertentu dari sel

ditentukan secara ketat oleh kimia jenis sel. Ukuran sel tidak relevan dengan tegangan nya.

Untuk mendapatkan tegangan lebih besar dari output dari sebuah sel tunggal, beberapa sel harus

dihubungkan secara seri.

Demi kenyamanan, simbol baterai biasanya terbatas pada empat baris, bolak panjang / pendek,

meskipun baterai nyata yang diwakilinya mungkin memiliki banyak sel lebih dari itu. Pada

kesempatan, namun Anda mungkin akan menemukan simbol untuk baterai dengan tegangan luar

biasa tinggi, sengaja digambar dengan garis ekstra. Garis, tentu saja, adalah wakil dari pelat sel

individu:

Jika ukuran fisik dari sel tidak memiliki pengaruh pada tegangan, maka apa mempengaruhi?

Jawabannya adalah perlawanan, yang pada gilirannya mempengaruhi jumlah maksimum arus

yang sel dapat menyediakan. Setiap sel volta mengandung beberapa jumlah perlawanan internal

karena elektroda dan elektrolit. Semakin besar sel dibangun, semakin besar area kontak elektroda

dengan elektrolit, dan dengan demikian resistansi kurang internal itu akan memiliki.

Walaupun kita umumnya menganggap sebuah sel atau baterai di sirkuit menjadi sumber

tegangan sempurna (benar-benar konstan), arus melalui itu semata-mata didikte oleh ketahanan

eksternal sirkuit yang terpasang, ini tidak sepenuhnya benar dalam kehidupan nyata . Karena

setiap sel atau baterai berisi beberapa resistansi internal, bahwa perlawanan harus mempengaruhi

arus dalam rangkaian yang diberikan:

Baterai yang nyata yang ditampilkan di atas dalam garis putus-putus memiliki resistansi internal

0,2 Ω, yang mempengaruhi kemampuan untuk memasok arus ke resistansi beban 1 Ω. Baterai

yang ideal di sebelah kiri tidak tahan internal, dan jadi Ohm Hukum perhitungan kami untuk arus

(I = E / R) memberi kita nilai sempurna 10 amp untuk saat ini dengan beban 1 ohm dan 10 suplai

volt. Baterai nyata, dengan built-in perlawanan lebih lanjut menghambat aliran elektron, hanya

dapat memasok 8,333 amp dengan beban resistensi yang sama.

Baterai yang ideal, di sirkuit pendek dengan 0 Ω resistensi, akan mampu menyediakan jumlah

tak terbatas saat ini. Baterai asli, di sisi lain, hanya dapat memasok 50 amp (10 volt / 0,2 Ω) ke

sirkuit pendek 0 Ω perlawanan, karena perlawanan internal. Reaksi kimia di dalam sel masih

dapat memberikan tepat 10 volt, tapi tegangan dijatuhkan di bahwa resistansi internal sebagai

aliran elektron melalui baterai, yang mengurangi jumlah yang tersedia tegangan pada terminal

baterai ke beban.

Karena kita hidup di dunia yang tidak sempurna, dengan baterai tidak sempurna, kita perlu

memahami implikasi dari faktor-faktor seperti resistansi internal. Biasanya, baterai ditempatkan

pada aplikasi mana resistensi internal mereka diabaikan dibandingkan dengan beban sirkuit (di

mana hubungan arus pendek mereka saat ini jauh melebihi beban yang biasa mereka saat ini),

dan kinerja yang sangat dekat dengan sebuah sumber tegangan ideal.

Jika kita perlu membangun baterai dengan resistensi yang lebih rendah dari yang satu sel dapat

memberikan (untuk kapasitas saat ini yang lebih besar), kita harus menghubungkan sel bersama-

sama secara paralel:

Pada dasarnya, apa yang telah kita lakukan di sini adalah menentukan setara Thevenin dari lima

sel secara paralel (jaringan setara dengan satu sumber tegangan dan satu hambatan seri). Jaringan

setara memiliki tegangan sumber yang sama tetapi sebagian kecil dari perlawanan dari setiap sel

individu dalam jaringan yang asli. Pengaruh keseluruhan menghubungkan sel secara paralel

adalah untuk menurunkan resistansi internal setara, seperti resistor secara paralel berkurang total

perlawanan. Hambatan internal setara dengan ini baterai dari 5 sel adalah 1 / 5 bahwa setiap sel

individu. Tegangan secara keseluruhan tetap sama: 2.0 volt. Jika ini baterai dari sel-sel powering

sirkuit, arus melalui setiap sel akan menjadi 1 / 5 dari sirkuit arus total, karena split sama arus

melalui cabang paralel sama-perlawanan.

Baterai peringkat

Karena baterai membuat aliran elektron dalam sebuah rangkaian oleh pertukaran elektron dalam

reaksi kimia ionik, dan ada sejumlah molekul dalam baterai yang terisi tersedia untuk bereaksi,

harus ada jumlah terbatas jumlah elektron yang baterai pun dapat memotivasi melalui rangkaian

sebelum cadangan energi habis. Kapasitas baterai dapat diukur dari segi jumlah elektron, tetapi

ini akan menjadi jumlah besar. Kita bisa menggunakan satuan coulomb (setara dengan 6,25 x 10 18 elektron, atau 6.250.000.000.000.000.000 elektron) untuk membuat jumlah yang lebih praktis

untuk bekerja dengan, melainkan sebuah unit baru, amp-jam, dibuat untuk tujuan ini. Sejak 1

amp sebenarnya adalah laju alir 1 coulomb elektron per detik, dan ada 3600 detik dalam satu

jam, kita dapat menyatakan suatu proporsi langsung antara coulomb dan-amp jam: 1 amp-jam =

3600 coulomb. Kenapa membuat sebuah unit baru ketika seorang tua yang akan dilakukan baik-

baik saja? Untuk membuat hidup Anda sebagai mahasiswa dan teknisi lebih sulit Tentu!

Sebuah baterai dengan kapasitas 1 jam amp harus dapat terus menerus menyediakan arus 1 amp

untuk memuat selama tepat 1 jam, atau 2 amp untuk 1 / 2 jam, atau 1 / 3 amp selama 3 jam, dll,

sebelum menjadi benar-benar habis. Dalam baterai yang ideal, hubungan antara waktu sekarang

dan debit kontinyu stabil dan mutlak, tetapi baterai nyata tidak berperilaku persis seperti ini

rumus linear sederhana akan menunjukkan. Karena itu, ketika kapasitas amp jam diberikan untuk

baterai, maka baik ditetapkan pada saat tertentu, waktu tertentu, atau dianggap dinilai untuk

jangka waktu 8 jam (jika tidak ada faktor pembatas yang diberikan).

Perkiraan amp-jam kapasitas dari beberapa baterai umum diberikan di sini:

Khas otomotif baterai: 70 amp-hours@3.5 A (sel sekunder)

D-ukuran karbon-seng baterai: 4.5 amp-jam @ 100 mA (sel primer)

9 volt baterai karbon-seng: 400 milliamp-jam @ 8 mA (sel primer)

Sebagai pembuangan baterai, bukan hanya tidak mengurangi menyimpan energi internal, tetapi

resistansi internal perusahaan juga meningkat (sebagai elektrolit menjadi kurang dan kurang

konduktif), dan menurunkan sirkit terbuka sel tegangan nya (sebagai bahan kimia menjadi lebih

dan lebih encer ). Perubahan yang paling menipu bahwa pameran pemakaian baterai meningkat

perlawanan. Pemeriksaan terbaik untuk baterai kondisi adalah pengukuran tegangan di bawah

beban, ketika baterai memasok arus besar melalui rangkaian. Jika tidak, cek voltmeter sederhana

di terminal palsu mungkin menunjukkan baterai yang sehat (tegangan yang memadai) meskipun

hambatan internal meningkat pesat. Apa yang merupakan "substansial saat ini" ditentukan oleh

parameter desain baterai. voltmeter sebuah cek mengungkapkan tegangan terlalu rendah, tentu

saja, positif akan menunjukkan baterai habis:

Baterai yang terisi penuh:

Sekarang, jika debit baterai sedikit.

dan debit sedikit lebih jauh.

dan sedikit lebih lanjut sampai mati-nya.

Perhatikan bagaimana keadaan yang sebenarnya jauh lebih baik baterai terungkap ketika

tegangan yang diperiksa di bawah beban sebagai lawan tanpa beban. Apakah ini berarti bahwa

tidak ada gunanya untuk memeriksa baterai hanya dengan voltmeter (tanpa beban)? Yah, tidak.

Jika cek voltmeter sederhana mengungkapkan hanya 7,5 volt untuk baterai 13,2 volt, maka Anda

tahu tanpa keraguan bahwa mati nya. Namun, jika voltmeter adalah untuk menunjukkan 12,5

volt, mungkin akan dikenakan biaya penuh dekat atau agak terkuras - Anda tidak bisa

mengatakan tanpa cek beban. Ingatlah juga bahwa perlawanan yang digunakan untuk

menempatkan baterai di bawah beban harus sesuai dengan jumlah daya yang diharapkan akan

hilang. Untuk memeriksa baterai besar seperti sebuah mobil (12 volt nominal) timbal-asam

baterai, ini berarti sebuah resistor dengan rating daya beberapa ratus watt.

Tujuan khusus baterai

Kembali pada hari-hari awal teknologi pengukuran listrik, khusus jenis baterai yang dikenal

sebagai standar sel merkuri yang populer digunakan sebagai standar kalibrasi tegangan. Output

dari sel merkuri 1,0183-1,0194 volt DC (tergantung pada desain spesifik sel), dan sangat stabil

sepanjang waktu. Drift diiklankan adalah sekitar 0,004 persen dari tegangan pengenal per tahun.

Mercury kadang-kadang dikenal sebagai sel Weston atau sel kadmium.

Sayangnya, sel merkuri agak toleran dari setiap saluran saat ini dan bahkan tidak bisa diukur

dengan voltmeter analog tanpa mengorbankan akurasi. Produsen biasanya disebut tidak lebih

dari 0,1 mA arus melalui sel, dan bahkan tokoh yang dianggap sesaat, atau gelombang

maksimum. Akibatnya, sel-sel standar hanya bisa diukur dengan perangkat (null-balance)

potensiometri mana drain saat ini hampir nol. Hubungan arus pendek sebuah sel merkuri

dilarang, dan sekali-pendek, sel tidak akan pernah bisa diandalkan lagi sebagai perangkat

standar.

Sel Mercury standar juga rentan terhadap perubahan kecil dalam tegangan jika fisik atau termal

terganggu. Dua jenis sel standar merkuri dikembangkan untuk tujuan kalibrasi yang berbeda:

jenuh dan tak jenuh. Sel jenuh standar yang disediakan stabilitas tegangan terbesar dari waktu ke

waktu, dengan mengorbankan ketidakstabilan termal. Dengan kata lain, tegangan mereka

melayang sangat sedikit dengan berlalunya waktu (hanya beberapa microvolts selama kurun

waktu satu dekade!), Tetapi cenderung bervariasi dengan perubahan suhu (puluhan microvolts

per derajat Celcius). Sel-sel ini berfungsi terbaik di lingkungan laboratorium suhu-terkontrol

dimana stabilitas jangka panjang adalah yang terpenting. Sel tak jenuh disediakan stabilitas

termal dengan mengorbankan stabilitas dari waktu ke waktu, tegangan sisanya hampir konstan

dengan perubahan suhu namun terus menurun sekitar 100 μV setiap tahun. Sel-sel ini berfungsi

terbaik sebagai perangkat kalibrasi "bidang" dimana suhu lingkungan tidak tepat dikontrol.

Tegangan nominal untuk sel jenuh adalah 1,0186 volt, dan 1,019 volt untuk sel tak jenuh.

Modern semikonduktor tegangan (regulator zener dioda) referensi telah digantikan sel baterai

standar sebagai standar tegangan laboratorium dan lapangan.

Perangkat menarik berhubungan erat dengan sel baterai primer adalah sel bahan bakar, yang

disebut karena memanfaatkan reaksi kimia pembakaran untuk menghasilkan arus listrik. Proses

oksidasi kimia (oksigen ionically ikatan dengan unsur-unsur lainnya) mampu menghasilkan

aliran elektron antara dua elektroda seperti juga setiap kombinasi logam dan elektrolit. Sebuah

sel bahan bakar dapat dianggap sebagai baterai dengan sumber energi eksternal yang disediakan

kimia.

Sampai saat ini, sel-sel bahan bakar yang paling berhasil dibangun adalah mereka yang berjalan

pada hidrogen dan oksigen, walaupun banyak penelitian telah dilakukan pada sel-sel

menggunakan bahan bakar hidrokarbon. Sementara hidrogen "membakar", produk sampingan

hanya sebuah sel bahan bakar itu limbah air dan sedikit panas. Ketika beroperasi pada karbon

yang mengandung bahan bakar, karbon dioksida juga dirilis sebagai sebuah produk sampingan.

Karena suhu operasi dari sel bahan bakar modern adalah jauh di bawah bahwa pembakaran

normal, tidak ada oksida nitrogen (NO x) yang dibentuk, sehingga jauh lebih sedikit polusi,

semua faktor lain sama.

Efisiensi konversi energi dalam sel bahan bakar dari kimia untuk listrik jauh melampaui batas

efisiensi Carnot teoritis dari setiap mesin pembakaran internal, yang merupakan prospek yang

menarik untuk pembangkit tenaga listrik dan mobil hibrida.

Tipe lain dari "baterai" adalah sel surya, produk sampingan dari revolusi semikonduktor dalam

elektronik. Efek fotolistrik, dimana elektron copot dari atom di bawah pengaruh cahaya, telah

dikenal di fisika selama beberapa dekade, namun hanya dengan kemajuan terbaru dalam

teknologi semikonduktor yang perangkat ada yang mampu memanfaatkan efek ini untuk setiap

tingkat praktis. Konversi efisiensi silikon untuk sel surya masih cukup rendah, namun

manfaatnya sebagai sumber daya sangat banyak: tidak ada bagian yang bergerak, tidak ada suara,

tidak ada produk limbah atau polusi (selain dari pembuatan sel surya, yang masih menjadi

industri cukup "kotor" ), kehidupan dan tidak terbatas.

Khusus biaya teknologi sel surya (dolar AS per kilowatt) masih sangat tinggi, dengan sedikit

kemungkinan penurunan yang signifikan pembatasan semacam uang muka revolusioner di

teknologi. Tidak seperti komponen elektronik yang dibuat dari bahan semikonduktor, yang dapat

dibuat lebih kecil dan lebih kecil dengan memo kurang sebagai akibat dari kontrol kualitas yang

lebih baik, satu solar cell masih mengambil jumlah yang sama silikon ultra-murni untuk

membuat seperti yang dilakukan tiga puluh tahun yang lalu. Kontrol kualitas Superior gagal

untuk menghasilkan keuntungan produksi yang sama terlihat dalam pembuatan chip dan

transistor (mana bintik terisolasi dari kotoran dapat merusak sirkuit mikroskopik banyak pada

satu wafer silikon). Jumlah yang sama inklusi tidak murni tidak sedikit untuk dampak efisiensi

keseluruhan sel surya 3-inch.

Namun jenis lain tujuan khusus "baterai" adalah sel deteksi kimia. Secara sederhana, sel-sel ini

bereaksi secara kimia dengan zat-zat tertentu di udara untuk membuat tegangan berbanding lurus

dengan konsentrasi zat yang. Sebuah aplikasi yang umum untuk deteksi sel kimia dalam deteksi

dan pengukuran konsentrasi oksigen. Banyak analisis oksigen portabel telah dirancang sekitar

sel-sel kecil. Sel kimia harus dirancang agar sesuai dengan substansi tertentu (s) yang akan

terdeteksi, dan sel-sel memang cenderung "aus," sebagai bahan elektroda mereka menguras atau

menjadi terkontaminasi dengan penggunaan.

Pertimbangan praktis

Ketika menghubungkan baterai bersama-sama untuk membentuk yang lebih besar "bank" lain

sehingga tidak menimbulkan masalah (a baterai baterai?), Konstituen baterai harus dicocokkan

dengan masing-masing. Pertama kita akan mempertimbangkan menghubungkan baterai ke dalam

seri untuk tegangan yang lebih besar:

Kita tahu bahwa saat ini sama pada semua titik dalam rangkaian seri, jadi apa pun jumlah saat ini

ada dalam salah satu dari baterai yang terhubung seri harus sama untuk semua yang lain juga.

Untuk alasan ini, setiap baterai harus memiliki amp rating-jam yang sama, atau sebagian dari

baterai akan menjadi lebih cepat habis dari yang lain, mengkompromikan kemampuan bank

secara keseluruhan. Harap diperhatikan bahwa kapasitas amp total jam baterai seri ini bank tidak

terpengaruh oleh jumlah baterai.

Selanjutnya, kami akan mempertimbangkan menghubungkan baterai secara paralel untuk

kapasitas arus lebih besar (resistansi internal yang lebih rendah), atau kapasitas amp-jam yang

lebih besar:

Kita tahu bahwa tegangan adalah sama di semua cabang rangkaian paralel, jadi kita harus yakin

bahwa baterai tegangan sama. Jika tidak, kita akan memiliki arus yang relatif besar yang beredar

dari satu baterai melalui lain, baterai bertegangan tinggi menaklukkan baterai bertegangan

rendah. Ini tidak baik.

Pada tema yang sama, kita harus yakin bahwa setiap proteksi arus lebih (sekering atau pemutus

sirkuit) dipasang sedemikian rupa menjadi efektif. Untuk bank battery kita seri, satu sekering

akan cukup untuk melindungi kabel dari arus berlebih, karena setiap istirahat dalam rangkaian

seri berhenti berjalan melalui semua bagian dari rangkaian:

Dengan bank baterai paralel, satu sekering yang memadai untuk melindungi kabel terhadap arus

lebih beban (antara baterai paralel terhubung dan beban), tetapi kami memiliki kekhawatiran lain

untuk melindungi juga. Baterai telah dikenal untuk internal sirkuit pendek, karena kegagalan

pemisah elektroda, menyebabkan masalah yang tidak berbeda dengan yang mana baterai

tegangan yang tidak sama dihubungkan secara paralel: baterai yang baik akan mengalahkan

baterai (tegangan rendah) gagal, menyebabkan arus yang relatif besar dalam baterai

'menghubungkan kabel. Untuk menjaga terhadap kemungkinan ini, kita harus melindungi setiap

baterai melawan arus lebih dengan sekering baterai individu, di samping beban sekering:

Ketika berhadapan dengan baterai sekunder-sel, perhatian khusus harus diberikan pada metode

dan waktu pengisian. Berbagai jenis dan konstruksi pengisian baterai memiliki kebutuhan

berbeda, dan rekomendasi dari produsen mungkin panduan terbaik untuk mengikuti ketika

mendesain atau mempertahankan sistem. Dua keprihatinan berbeda pengisian daya baterai yang

bersepeda dan pengisian yang berlebihan. Bersepeda mengacu pada proses pengisian baterai

untuk kondisi "penuh" dan kemudian pemakaian ke keadaan yang lebih rendah. Semua baterai

memiliki kehidupan (terbatas) siklus terbatas, dan "kedalaman" diijinkan siklus (seberapa jauh

itu harus diberhentikan setiap saat) bervariasi dari desain untuk desain. Pengisian daya yang

berlebihan adalah kondisi dimana saat ini terus dipaksa mundur melalui sel sekunder di luar titik

di mana sel telah mencapai biaya penuh. Dengan timbal-asam sel khususnya, pengisian daya

yang berlebihan menyebabkan elektrolisis air ("mendidih" air keluar dari baterai) dan kehidupan

dipersingkat.

Setiap baterai yang mengandung air di elektrolit tunduk pada produksi gas hidrogen karena

elektrolisis. Hal ini terutama berlaku untuk sel timbal-asam membayar lebih, tapi tidak eksklusif

untuk tipe itu. Hidrogen adalah gas yang sangat mudah terbakar (terutama dengan adanya

oksigen bebas yang diciptakan oleh proses elektrolisis yang sama), tidak berbau dan tidak

berwarna. Baterai tersebut menimbulkan ancaman ledakan bahkan di bawah kondisi operasi

normal, dan harus diperlakukan dengan hormat. Penulis telah menjadi saksi langsung ke sebuah

ledakan baterai timbal-asam, dimana percikan diciptakan oleh penghapusan pengisi daya baterai

(DC power supply kecil) dari baterai otomotif dinyalakan gas hidrogen dalam kasus baterai,

meniup bagian atas dari baterai dan percikan asam sulfat mana-mana. Hal ini terjadi di toko

otomotif sekolah tinggi, tidak kurang. Kalau bukan untuk semua siswa di dekatnya mengenakan

kacamata keselamatan dan overall kancing kerah, cedera signifikan bisa saja terjadi.

Saat menghubungkan dan memutuskan peralatan untuk pengisian baterai, selalu membuat

sambungan terakhir (atau pemutusan pertama) di lokasi yang jauh dari baterai itu sendiri (seperti

pada titik di salah satu kabel baterai, setidaknya kaki jauh dari baterai) , sehingga setiap resultan

percikan memiliki kesempatan sedikit atau tidak membakar gas hidrogen.

Dalam besar, bank dipasang permanen baterai, baterai dilengkapi dengan ventilasi topi atas

setiap sel, dan gas hidrogen vented luar ruang baterai melalui kerudung langsung menutupi

baterai. Gas hidrogen yang sangat ringan dan meningkat dengan cepat. Bahaya terbesar adalah

ketika itu diperbolehkan menumpuk di suatu daerah, menunggu pengapian.

Lebih modern timbal-asam desain baterai yang dimeteraikan, dibuat kembali menggabungkan

elektrolisis hidrogen dan oksigen kembali ke air, di dalam kasus baterai itu sendiri. ventilasi yang

memadai mungkin masih ide yang baik, hanya dalam kasus baterai adalah untuk

mengembangkan kebocoran. [Jom]

SERI dan PARALEL SIRKUIT

Sirkuit terdiri dari hanya satu baterai dan satu tahanan beban yang sangat sederhana untuk

menganalisis, tetapi mereka tidak sering ditemukan dalam aplikasi praktis. Biasanya, kita

menemukan sirkuit di mana lebih dari dua komponen yang terhubung bersama-sama.

Ada dua cara dasar di mana untuk menghubungkan lebih dari dua komponen rangkaian: seri dan

paralel. Pertama, contoh dari rangkaian seri:

Di sini, kami memiliki tiga resistor (berlabel R 1, R 2, dan R 3), terhubung dalam rantai panjang

dari satu terminal baterai yang lain. (Perlu dicatat bahwa subskrip label - angka-angka sedikit ke

kanan-bawah huruf "R" - tidak ada hubungannya dengan nilai-nilai resistor dalam ohm Mereka

hanya berfungsi untuk mengidentifikasi satu resistor dari yang lain). Karakteristik

mendefinisikan dari suatu rangkaian seri adalah bahwa hanya ada satu jalur untuk elektron

mengalir. Dalam rangkaian ini aliran elektron dalam arah berlawanan arah jarum jam, dari titik 4

ke titik 3 ke titik 2 ke titik 1 dan kembali memutar ke 4.

Sekarang, mari kita lihat jenis lain dari sirkuit, konfigurasi paralel:

Sekali lagi, kami memiliki tiga resistor, tapi kali ini mereka membentuk lebih dari satu jalur

untuk elektron terus mengalir. Ada satu jalur 8-7 2 sampai 1 dan kembali ke 8 lagi. Ada satu lagi

8-7 ke 6 ke 3-2 ke 1 dan kembali ke 8 lagi. Dan kemudian ada jalur ketiga 8-7 ke 6 ke 5-4 hingga

3 untuk 2 sampai 1 dan kembali ke 8 lagi. Setiap jalur individu (melalui R 1, R 2, dan R 3) disebut

cabang.

Mendefinisikan karakteristik dari rangkaian paralel adalah bahwa semua komponen yang

terhubung antara set yang sama poin elektrik umum. Melihat diagram skematik, kita melihat

bahwa poin 1, 2, 3, dan 4 semua elektrik umum. Jadi, apakah poin 8, 7, 6, dan 5. Perhatikan

bahwa semua resistor serta baterai yang dihubungkan antara kedua set poin.

Dan, tentu saja, kompleksitas tidak berhenti pada seri sederhana dan paralel baik. Kita dapat

memiliki sirkuit yang merupakan kombinasi seri dan paralel, juga:

Di sirkuit ini, kami memiliki dua loop untuk elektron mengalir melalui: satu 6-5 2 sampai 1 dan

kembali ke 6 lagi, dan satu lagi 6-5 sampai dengan 4 untuk 3-2 ke 1 dan kembali ke 6 lagi.

Perhatikan bagaimana kedua jalur saat ini melalui R 1 (dari titik 2 ke titik 1). Dalam konfigurasi

ini, kita akan mengatakan bahwa R 2 dan R 3 yang secara paralel dengan satu sama lain,

sementara R 1 adalah seri dengan kombinasi paralel R 2 dan R 3.

Ini hanya preview hal yang akan datang. Jangan khawatir. Kami akan mempelajari semua

konfigurasi sirkuit ini secara rinci, satu per satu.

Ide dasar dari sebuah koneksi "seri" adalah bahwa komponen yang terhubung end-to-end sejalan

untuk membentuk sebuah jalan tunggal untuk elektron untuk mengalir:

Ide dasar dari sebuah koneksi "paralel", di sisi lain, adalah bahwa semua komponen yang

terhubung di seluruh memimpin masing-masing. Dalam sebuah rangkaian paralel murni, ada

pernah lebih dari dua set poin elektrik umum, tidak peduli berapa banyak komponen yang

terhubung. Ada banyak jalan untuk elektron mengalir, tetapi hanya satu tegangan di semua

komponen:

Resistor seri dan paralel konfigurasi mempunyai sifat listrik yang sangat berbeda. Kita akan

mengeksplorasi sifat setiap konfigurasi pada bagian yang akan datang.

Seri sirkuit

Mari kita mulai dengan sebuah rangkaian seri terdiri dari tiga resistor dan sebuah baterai tunggal:

Prinsip pertama untuk memahami tentang rangkaian seri adalah bahwa jumlah arus yang sama

melalui komponen dalam sirkuit. Hal ini karena hanya ada satu jalan bagi elektron untuk

mengalir dalam suatu rangkaian seri, dan karena elektron bebas mengalir melalui konduktor

seperti kelereng dalam tabung, laju aliran (kecepatan marmer) pada setiap titik pada sirkuit

(tabung) pada setiap spesifik titik waktu harus sama.

Dari cara yang baterai 9 volt diatur, kita dapat mengatakan bahwa elektron dalam sirkuit ini akan

mengalir dalam arah berlawanan arah jarum jam, dari titik 4 hingga 3 untuk 2 sampai 1 dan

kembali ke 4. Namun, kami memiliki satu sumber tegangan dan tiga resistensi. Bagaimana kita

gunakan hukum Ohm di sini.

Sebuah peringatan penting untuk Hukum Ohm adalah bahwa semua kuantitas (tegangan, arus,

hambatan, dan kekuasaan) harus berhubungan satu sama lain dalam hal dua titik yang sama

dalam sebuah rangkaian. Misalnya, dengan baterai-tunggal, satu-resistor sirkuit, kita dapat

dengan mudah menghitung kuantitas apapun karena mereka semua diterapkan pada dua titik

yang sama di sirkuit:

Karena poin 1 dan 2 dihubungkan bersama-sama dengan kawat resistensi diabaikan, seperti juga

poin 3 dan 4, kita dapat mengatakan bahwa titik 1 adalah elektrik umum ke titik 2 dan titik 3

adalah elektrik umum untuk point 4. Karena kita tahu bahwa kita memiliki 9 volt gaya gerak

listrik antara titik 1 dan 4 (tepat di seberang baterai), dan karena titik 2 adalah umum untuk

angka 1 dan angka 3 umum ke titik 4, kita juga harus memiliki 9 volt antara titik 2 dan 3 (tepat di

seberang resistor). Oleh karena itu, kita dapat menerapkan Hukum Ohm (I = E / R) dengan arus

melalui resistor, karena kita tahu tegangan (E) di resistor dan resistensi (R) dari resistor tersebut.

Semua istilah (E, I, R) berlaku untuk dua titik yang sama di sirkuit, untuk itu resistor yang sama,

jadi kita dapat menggunakan rumus Hukum Ohm dengan pemesanan tidak.

Namun, di sirkuit yang mengandung lebih dari satu resistor, kita harus berhati-hati dalam

bagaimana kita menerapkan Hukum Ohm. Di-resistor tiga rangkaian contoh di bawah ini, kita

tahu bahwa kita telah 9 volt antara titik 1 4, dan yang jumlah daya elektro mencoba untuk

mendorong elektron melalui kombinasi seri R 1, R 2, dan R 3. Namun, kita tidak bisa mengambil

nilai dari 9 volt dan dibagi oleh 3k, 10k atau 5k Ω untuk mencoba untuk menemukan nilai

sekarang, karena kita tidak tahu seberapa besar tegangan berada di seberang salah satu dari

mereka resistor, individual.

Sosok 9 volt adalah kuantitas total untuk seluruh rangkaian, sedangkan tokoh 3k, 10k, dan 5k Ω

adalah jumlah individu untuk resistor individu. Jika kita adalah untuk menyambungkan angka

untuk tegangan total ke dalam persamaan Hukum dan Ohm dengan angka ketahanan individu,

hasilnya tidak akan berhubungan secara akurat untuk setiap kuantitas di sirkuit yang sebenarnya.

Untuk R 1,'s hukum Ohm akan berhubungan jumlah tegangan R 1 dengan arus melalui R 1,

diberikan 's resistensi 1 R, 3kΩ:

Tapi, karena kita tidak tahu tegangan R 1 (hanya total tegangan yang diberikan oleh baterai di

seri resistor kombinasi-tiga) dan kita tidak tahu arus melalui R 1, kita tidak bisa melakukan

perhitungan dengan formula baik. Hal yang sama berlaku untuk R 2 dan R 3: kita dapat

menerapkan persamaan Ohm's Law jika dan hanya jika semua istilah yang mewakili masing-

masing jumlah poin yang sama antara dua di sirkuit.

Jadi apa yang bisa kita lakukan ? Kita tahu tegangan sumber (9 volt) diterapkan di kombinasi

rangkaian R 1, R 2, dan R 3, dan kita mengetahui resistensi resistor masing-masing, tapi karena

jumlah mereka yang tidak berada dalam konteks yang sama, kita dapat 'Hukum Ohm t digunakan

untuk menentukan rangkaian arus. Kalau saja kita tahu apa perlawanan total untuk rangkaian ini:

maka kita bisa menghitung lancar dengan angka kami untuk tegangan total (I = E / R).

Ini membawa kita pada prinsip kedua dari sirkuit seri: total perlawanan dari setiap rangkaian seri

adalah sama dengan jumlah dari resistensi individu. Ini harus masuk akal intuitif: resistor lebih

dalam seri bahwa elektron harus mengalir melalui, semakin sulit bagi mereka akan elektron

mengalir. Dalam contoh permasalahan, kami memiliki resistor 3 kΩ, 10 kΩ, dan 5 kΩ secara

seri, memberi kita perlawanan total 18 kΩ:

Singkatnya, suatu rangkaian seri didefinisikan sebagai memiliki hanya satu jalur untuk elektron

mengalir. Dari definisi ini, tiga aturan sirkuit seri berikut: semua komponen berbagi arus yang

sama, menambah resistensi yang sama perlawanan, total lebih besar, dan turun tegangan

menambah sama tegangan, jumlah yang lebih besar. Semua aturan ini menemukan akar dalam

definisi sebuah rangkaian seriJika Anda memahami definisi yang sepenuhnya, maka aturan tidak

lebih dari catatan kaki untuk definisi.

Komponen dalam rangkaian saham seri yang sama saat ini: Saya Total = I 1 = I 2 =. . . . . I n

Aku n

Total dalam rangkaian seri adalah sama dengan jumlah dari resistensi individu: R Total = R

1 + R 2 +. . . . . R n R n

Jumlah tegangan pada rangkaian seri adalah sama dengan jumlah tegangan turun masing-

masing: E Total = E 1 + E 2 +. . . . . E n E n

Paralel sirkuit

Mari kita mulai dengan rangkaian paralel yang terdiri dari tiga resistor dan sebuah baterai

tunggal:

Prinsip pertama untuk memahami tentang rangkaian paralel adalah bahwa tegangan adalah sama

di semua komponen di sirkuit. Hal ini karena hanya ada dua set poin elektrik umum dalam

rangkaian paralel, dan tegangan diukur antara set poin umum harus selalu sama pada suatu waktu

tertentu. Oleh karena itu, di sirkuit di atas, tegangan melintasi R 1 adalah sama dengan tegangan

R 2 yang sama dengan tegangan R 3 yang sama dengan tegangan baterai. Ini persamaan tegangan

dapat diwakili dalam tabel lain untuk nilai-nilai kita mulai:

Sama seperti dalam kasus sirkuit seri, peringatan yang sama untuk Hukum Ohm berlaku: nilai

untuk arus tegangan, dan hambatan harus dalam konteks yang sama dalam rangka untuk

perhitungan untuk bekerja dengan benar. Namun, di sirkuit contoh di atas, kita segera dapat

menerapkan Hukum Ohm untuk masing-masing resistor untuk menemukan saat ini karena kita

tahu tegangan di setiap resistor (9 volt) dan hambatan resistor masing-masing:

Pada titik ini kita masih belum tahu apa hambatan saat ini atau total total untuk rangkaian

paralel, jadi kami tidak dapat menerapkan Hukum Ohm untuk paling kanan itu ("Total") kolom.

Namun, jika kita berpikir hati-hati tentang apa yang terjadi harus menjadi jelas bahwa total

sekarang harus sama dengan jumlah dari semua resistor individu ("cabang") arus:

Karena keluar arus total negatif (-) terminal baterai pada titik 8 dan bergerak melalui sirkuit,

beberapa aliran split off di titik 7 untuk naik melalui R 1, beberapa lebih split off di titik 6 untuk

naik melalui R 2 , dan sisanya naik melalui R 3. Seperti sungai kecil bercabang menjadi beberapa

aliran, tingkat aliran gabungan dari semua sungai harus sama dengan laju aliran sungai secara

keseluruhan. Hal yang sama ditemui di mana arus melalui R 1, R 2, dan R 3 bergabung untuk

mengalir kembali ke terminal positif baterai (+) terhadap 1 poin: aliran elektron dari titik 2 ke

titik 1 harus sama dengan jumlah yang dari (cabang) arus melalui R 1, R 2, dan R 3.

Dalam rangkaian seri, dimana perlawanan total jumlah dari resistensi individu, jumlah itu pasti

akan lebih besar dari salah satu dari resistor secara individual. Di sini, di sirkuit paralel, namun,

sebaliknya adalah benar: kita mengatakan bahwa resistensi individu mengurangi daripada

menambahkan untuk membuat total. Prinsip ini melengkapi tiga serangkai kita tentang "aturan"

untuk sirkuit paralel, sama seperti seri sirkuit ditemukan memiliki tiga aturan untuk tegangan

resistansi, arus, dan. Secara matematis, hubungan antara resistensi total dan resistensi individu

dalam suatu rangkaian paralel terlihat seperti ini:

Bentuk dasar yang sama karya persamaan untuk sejumlah resistor yang dihubungkan bersama-

sama secara paralel, tambahkan saja sebanyak 1 / terms R pada penyebut dari fraksi yang

diperlukan untuk mengakomodasi semua resistor paralel di sirkuit.

Singkatnya, suatu rangkaian paralel didefinisikan sebagai salah satu di mana semua komponen

yang terhubung antara set yang sama poin elektrik umum. Cara lain untuk mengatakan ini adalah

bahwa semua komponen yang terhubung di terminal masing-masing. Dari definisi ini, tiga aturan

sirkuit paralel berikut: semua komponen berbagi tegangan yang sama, mengurangi resistensi

menyamai perlawanan, jumlah yang lebih kecil, dan arus cabang menambah sama yang lebih

besar, lancar. Sama seperti dalam kasus sirkuit seri, semua peraturan menemukan akar dalam

definisi dari rangkaian paralel. Jika Anda memahami definisi yang sepenuhnya, maka aturan

tidak lebih dari catatan kaki untuk definisi.

Membangun sirkuit resistor sederhana

Dalam proses belajar tentang listrik, Anda akan ingin untuk membangun sirkuit sendiri

menggunakan resistor dan baterai. Beberapa opsi yang tersedia dalam hal perakitan sirkuit,

beberapa lebih mudah daripada yang lain. Pada bagian ini, saya akan menjelajahi beberapa

teknik fabrikasi yang tidak hanya akan membantu Anda membangun sirkuit ditunjukkan dalam

bab ini, tetapi juga sirkuit lebih maju.

Jika semua kita ingin membangun adalah tunggal sederhana-baterai, satu-resistor sirkuit, dengan

mudah kita dapat menggunakan klip kabel jumper buaya seperti ini:

Kabel Jumper dengan klip gaya "buaya" musim semi di setiap akhir memberikan metode yang

aman dan nyaman komponen elektrik bergabung bersama-sama.

Jika kita ingin membangun sebuah rangkaian seri sederhana dengan satu baterai dan tiga resistor,

sama "point-to-point" teknik konstruksi kabel jumper menggunakan dapat diterapkan:

Teknik ini, bagaimanapun, membuktikan tidak praktis untuk sirkuit jauh lebih kompleks dari ini,

karena kecanggungan dari kabel jumper dan kerapuhan fisik koneksi mereka. Sebuah metode

yang lebih umum konstruksi sementara untuk hobbyist adalah papan tempat memotong roti

solderless, sebuah perangkat yang terbuat dari plastik dengan ratusan dimuat koneksi soket-

pegas bergabung dengan ujung dimasukkan komponen dan / atau 22-gauge potongan kawat

padat. Sebuah foto dari sebuah papan tempat memotong roti yang nyata yang ditampilkan di sini,

diikuti dengan sebuah ilustrasi menunjukkan rangkaian seri sederhana dibangun pada satu:

Di bawah setiap lubang di papan tempat memotong roti wajah adalah musim semi logam klip,

dirancang untuk menangkap setiap kawat dimasukkan atau timbal komponen. Klip logam musim

semi ini bergabung di bawah wajah papan tempat memotong roti, membuat hubungan antara

memimpin dimasukkan. Pola koneksi bergabung setiap lima lubang sepanjang kolom vertikal

(seperti yang ditunjukkan dengan sumbu panjang dari papan tempat memotong roti terletak

horizontal):

Jadi, ketika memimpin kawat atau komponen dimasukkan ke dalam lubang di papan tempat

memotong roti, ada empat lubang lebih dalam kolom yang menyediakan titik koneksi potensi

untuk kabel lain dan / atau arahan komponen. Hasilnya adalah sebuah platform yang sangat

fleksibel untuk membangun sirkuit sementara. Sebagai contoh, rangkaian tiga-resistor hanya

ditampilkan juga dapat dibangun pada papan tempat memotong roti seperti ini:

Sebuah rangkaian paralel juga mudah untuk membangun pada papan tempat memotong roti

solderless:

Breadboards memiliki keterbatasan mereka, meskipun. Pertama dan terutama, mereka

dimaksudkan untuk konstruksi sementara saja. Jika Anda mengambil papan tempat memotong

roti, putar terbalik, dan kocok, setiap komponen terhubung ke dalamnya yakin untuk

melonggarkan, dan mungkin jatuh keluar dari lubang masing-masing. Juga, breadboards terbatas

untuk cukup rendah saat ini (kurang dari 1 amp) sirkuit. Mereka klip pegas memiliki area kontak

yang kecil, dan dengan demikian tidak dapat mendukung arus tinggi tanpa pemanasan yang

berlebihan.

Untuk permanen yang lebih besar, seseorang mungkin ingin memilih kawat solder atau-

pembungkus. Teknik ini melibatkan pengancing komponen dan kabel untuk beberapa struktur

menyediakan lokasi mekanik yang aman (seperti papan fenolik atau fiberglass dengan lubang

dibor di dalamnya, seperti sebuah papan tempat memotong roti tanpa koneksi semi-klip

intrinsik), dan kemudian melampirkan kabel untuk diamankan komponen memimpin. Proses ini

merupakan suatu bentuk las rendah suhu, menggunakan kaleng / timbal atau timah / paduan

perak yang meleleh dan elektrik obligasi benda tembaga. Kawat berakhir disolder untuk

mengarah komponen atau kecil, tembaga cincin "bantalan" terikat pada permukaan papan sirkuit

berfungsi untuk menghubungkan komponen bersama-sama. Dalam pembungkus kawat, kawat

kecil-gauge erat melilit komponen mengarah daripada disolder untuk memimpin atau alas

tembaga, ketegangan kawat dibungkus menyediakan sambungan mekanik dan listrik suara untuk

menghubungkan komponen bersama-sama.

Contoh dari papan sirkuit tercetak, atau PCB,

Papan ini muncul tembaga sisi-up: sisi mana semua penyolderan dilakukan. Setiap lubang

dikelilingi dengan lapisan kecil dari logam tembaga untuk ikatan solder. Semua lubang yang

independen satu sama lain pada papan khusus, tidak seperti lubang pada sebuah papan tempat

memotong roti solderless yang dihubungkan bersama dalam kelompok lima. Papan sirkuit cetak

dengan pola koneksi 5-lubang yang sama seperti breadboards dapat dibeli dan digunakan untuk

konstruksi hobi sirkuit, meskipun.

Produksi PCB memiliki jejak tembaga diletakkan di fenolik atau fiberglass substrat rekayasa

bahan untuk membentuk koneksi jalur pre-yang berfungsi sebagai kabel dalam sebuah rangkaian.

Salah satu contoh seperti papan yang ditampilkan di sini, unit ini sebenarnya merupakan "power

supply" sirkuit dirancang untuk mengambil 120 volt alternating current (AC) daya dari

stopkontak di dinding rumah tangga dan mengubahnya menjadi rendah tegangan arus searah

(DC). Resistor akan muncul di forum ini, komponen kelima menghitung naik dari bawah,

terletak di kawasan tengah-kanan papan tulis.

Sebuah pemandangan bawah ini dewan mengungkapkan tembaga "jejak" menghubungkan

komponen bersama-sama, serta deposito berwarna perak-ikatan solder komponen mengarah

kepada mereka jejak:

Sebuah solder atau kawat-dibungkus sirkuit dianggap tetap: yaitu, tidak mungkin menjadi

berantakan sengaja. Namun, teknik-teknik konstruksi kadang-kadang dianggap terlalu permanen.

Jika ada yang ingin mengganti komponen atau mengubah sirkuit dengan cara apapun substansial,

mereka harus menginvestasikan jumlah yang wajar mengurai waktu koneksi. Juga, baik solder

dan kawat-rata membutuhkan alat khusus yang mungkin tidak segera tersedia.

Sebuah teknik konstruksi alternatif yang digunakan di seluruh dunia industri adalah bahwa dari

terminal strip. Terminal strip, sebagai alternatif disebut penghalang strip atau blok terminal,

terdiri dari panjang nonconducting material dengan beberapa bar kecil dari logam tertanam

dalam. Setiap batang logam setidaknya memiliki satu sekrup mesin atau pengikat lainnya

berdasarkan yang memimpin kawat atau komponen mungkin diamankan. Multiple kabel diikat

oleh satu sekrup yang dibuat elektrik umum untuk satu sama lain, seperti juga kabel diikat untuk

beberapa sekrup pada bar yang sama. Foto berikut memperlihatkan salah satu gaya strip

terminal, dengan beberapa kabel terpasang.

Terminal strip lain, yang lebih kecil akan ditampilkan dalam foto berikutnya. Jenis ini, kadang-

kadang disebut sebagai gaya "Eropa", telah tersembunyi sekrup untuk membantu mencegah

disengaja korslet antara terminal dengan obeng atau benda logam lainnya:

Pada ilustrasi berikut, baterai-tunggal, tiga-resistor rangkaian ditampilkan dibangun pada strip

terminal:

Jika terminal strip menggunakan sekrup mesin untuk memegang apa-apa komponen dan kawat

berakhir, tetapi obeng diperlukan untuk mengamankan koneksi baru atau koneksi istirahat lama.

Beberapa strip terminal penggunaan klip spring-loaded - mirip dengan papan tempat memotong

roti's kecuali kekasaran meningkat - bergerak dan terlepas menggunakan obeng sebagai alat push

(tidak memutar terlibat). Sambungan listrik didirikan oleh strip terminal cukup kuat, dan

dianggap cocok untuk konstruksi permanen dan sementara.

Salah satu keterampilan penting bagi siapa saja yang tertarik listrik dan elektronik ini untuk

dapat "menerjemahkan" diagram skematik untuk tata letak sirkuit nyata di mana komponen-

komponen mungkin tidak berorientasi dengan cara yang sama. Schematic diagram biasanya

diambil untuk dibaca maksimum, (kecuali beberapa contoh-contoh penting membuat sketsa

untuk membuat kebingungan maksimum!) tetapi konstruksi sirkuit praktis sering menuntut

orientasi komponen yang berbeda. Bangunan sederhana di terminal strip adalah salah satu cara

untuk mengembangkan keterampilan spasial-penalaran dari "peregangan" kawat untuk membuat

jalur koneksi yang sama. Pertimbangkan kasus baterai-tunggal, tiga-resistor paralel sirkuit

dibangun pada strip terminal:

Maju dari rapi, skematik diagram bagus untuk sirkuit yang sebenarnya - terutama ketika resistor

dihubungkan secara fisik diatur secara linear pada terminal strip - tidak jelas bagi banyak orang,

jadi saya akan menguraikan langkah proses demi-langkah. Pertama, mulailah dengan diagram

skematik bersih dan semua komponen yang dijaminkan kepada terminal strip, dengan tidak ada

kabel menghubungkan:

Selanjutnya, menelusuri sambungan kabel dari satu sisi baterai ke komponen pertama dalam

skema, mengamankan kawat menghubungkan antara dua titik yang sama di sirkuit yang

sebenarnya. Dengan merasa terbantu dengan over-menarik kawat skema dengan garis lain untuk

menunjukkan apa koneksi saya buat dalam kehidupan nyata:

Lanjutkan proses ini, kawat dengan kawat, sampai semua koneksi di diagram skematis telah

dipertanggungjawabkan. Mungkin akan membantu untuk menganggap kawat umum dalam mode

SPICE-seperti: membuat semua koneksi ke kawat umum di sirkuit sebagai salah satu langkah,

memastikan setiap komponen dengan sambungan ke kawat yang sebenarnya memiliki

sambungan ke kabel yang sebelum melanjutkan ke yang berikutnya. Untuk langkah berikutnya,

saya akan menunjukkan bagaimana sisi atas dua resistor yang tersisa yang terhubung bersama-

sama, yang umum dengan kawat diamankan di langkah sebelumnya:

Dengan sisi atas semua resistor (seperti yang tercantum dalam skema) yang terhubung bersama-

sama, dan menjadi positif terminal baterai (+), yang harus kita lakukan sekarang adalah

menghubungkan sisi bawah bersama dan ke sisi lain dari baterai:

Biasanya dalam industri, semua kabel diberi label dengan nomor tag, dan elektrik kabel biasa

menanggung nomor tag yang sama, seperti yang mereka lakukan dalam simulasi SPICE. Dalam

hal ini, kita bisa label kabel 1 dan 2:

Konvensi industri lain untuk memodifikasi diagram skematik sedikit sehingga untuk

menunjukkan titik-titik sambungan kawat yang sebenarnya di strip terminal. Hal ini menuntut

sistem pelabelan untuk strip itu sendiri: sebuah "TB" nomor (nomor terminal blok) untuk strip,

diikuti dengan nomor lain yang mewakili setiap batang logam pada strip.

Dengan cara ini, skema dapat digunakan sebagai "peta" untuk mencari poin dalam rangkaian

nyata, terlepas dari seberapa kusut dan kompleks menghubungkan kabel mungkin tampak mata.

Hal ini mungkin tampak berlebihan untuk rangkaian sederhana, resistor tiga ditampilkan di sini,

tetapi detail tersebut mutlak diperlukan untuk pembangunan dan pemeliharaan sirkuit besar,

terutama bila mereka sirkuit mungkin span jarak fisik yang besar, menggunakan lebih dari satu

strip terminal yang terletak di lebih dari satu panel atau kotak.

SERIES-PARALEL RANGKAIAN KOMBINASI

Apa yang dimaksud dengan rangkaian seri-paralel ?

Dengan sirkuit seri sederhana, semua komponen yang terhubung end-to-end untuk membentuk

hanya satu jalur untuk elektron mengalir melalui sirkuit:

Dengan sirkuit paralel sederhana, semua komponen yang terhubung antara dua set poin sama

elektrik yang umum, membuat beberapa jalur untuk elektron untuk mengalir dari satu ujung

baterai yang lain:

Dengan masing-masing dua konfigurasi dasar sirkuit, kami telah menetapkan aturan khusus

menggambarkan hubungan tegangan, arus, dan resistansi.

Seri Sirkuit:

Voltage tetes menambah tegangan sebesar total.

Semua komponen berbagi yang sama (sama) saat ini.

Menambah resistensi yang sama total perlawanan.

Paralel Sirkuit:

Semua komponen berbagi tegangan (sama) yang sama.

Cabang menambah arus sama lancar.

Mengurangi resistensi menyamai total perlawanan.

Namun, jika komponen sirkuit seri-dihubungkan dalam beberapa bagian dan paralel pada orang

lain, kita tidak akan dapat menerapkan satu set aturan untuk setiap bagian dari rangkaian itu.

Sebaliknya, kita harus mengidentifikasi bagian mana dari rangkaian yang seri dan bagian mana

sejajar, maka secara selektif menerapkan aturan seri dan paralel yang diperlukan untuk

menentukan apa yang terjadi. Ambil rangkaian berikut, misalnya:

Sirkuit ini bukan seri sederhana atau paralel sederhana. Sebaliknya, itu mengandung unsur

keduanya. Pintu keluar saat bagian bawah baterai, terbagi untuk perjalanan melalui R 3 dan R 4,

bergabung kembali, kemudian pecah lagi untuk perjalanan melalui R 1 dan R 2, lalu bergabung

kembali lagi untuk kembali ke atas baterai. erdapat lebih dari satu jalur untuk arus melakukan

perjalanan (bukan seri), namun ada lebih dari dua set poin elektrik umum dalam rangkaian (tidak

paralel).

Karena rangkaian adalah kombinasi dari kedua seri dan paralel, kita tidak bisa menerapkan

aturan untuk tegangan resistansi, arus, dan "di atas meja" untuk memulai analisis seperti kita bisa

ketika sirkuit adalah satu cara atau yang lain. Misalnya, jika rangkaian di atas seri sederhana, kita

hanya bisa menambahkan Facebook R 1 melalui R 4 untuk sampai pada perlawanan total,

memecahkan lancar, dan kemudian memecahkan untuk semua turun tegangan. Demikian juga,

jika rangkaian di atas paralel sederhana, kita bisa memecahkan arus cabang, menambahkan

hingga arus cabang untuk mencari total sekarang, dan kemudian menghitung total perlawanan

dari tegangan total dan lancar. Namun, solusi ini sirkuit akan lebih kompleks.

Tabel ini masih akan membantu kami mengelola nilai yang berbeda untuk sirkuit kombinasi seri-

paralel, tapi kita harus berhati-hati bagaimana dan dimana kita menerapkan aturan yang berbeda

untuk seri dan paralel. Hukum Ohm, tentu saja, masih bekerja sama saja untuk menentukan nilai

dalam kolom vertikal pada tabel.

Jika kita mampu mengidentifikasi bagian mana dari sirkuit seri dan bagian mana sejajar, kita

dapat menganalisis secara bertahap, mendekati masing-masing satu bagian pada satu waktu,

dengan menggunakan aturan yang sesuai untuk menentukan hubungan tegangan resistansi, arus,

dan. Aturan sirkuit seri dan paralel harus diterapkan secara selektif untuk sirkuit yang

mengandung kedua jenis interkoneksi.

Teknik analisis

Tujuan dari analisis seri-paralel resistor sirkuit untuk dapat menentukan semua tetes tegangan,

arus, dan dissipations kekuasaan di sirkuit. Strategi umum untuk mencapai tujuan ini adalah

sebagai berikut:

Langkah 1: Nilai yang resistor dalam rangkaian dihubungkan secara bersama dalam seri

sederhana atau paralel sederhana.

Langkah 2: Re-menarik rangkaian, masing-masing menggantikan seri atau kombinasi

resistor paralel yang diidentifikasi pada langkah 1 dengan sebuah resistor, tunggal setara-

nilai. Jika menggunakan tabel untuk menangani variabel, membuat kolom tabel baru

untuk setiap setara perlawanan.

Langkah 3: Ulangi langkah 1 dan 2 sampai seluruh rangkaian dikurangi menjadi satu

resistor setara.

Langkah 4: Hitung total arus dari tegangan total dan perlawanan total (I = E / R).

Langkah 5: Mengambil tegangan total dan nilai total sekarang, kembali ke langkah

terakhir dalam proses reduksi sirkuit dan memasukkan nilai-nilai yang berlaku.

Langkah 6: Dari resistensi dikenal dan tegangan total / nilai total sekarang dari langkah 5,

gunakan Hukum Ohm untuk menghitung nilai-nilai yang tidak diketahui (tegangan atau

arus) (E = IR atau I = E / R).

Langkah 7: Ulangi langkah 5 dan 6 sampai semua nilai untuk tegangan dan arus diketahui

dalam konfigurasi sirkuit asli. Pada dasarnya, Anda akan melanjutkan langkah-demi-

langkah dari versi sederhana dari rangkaian kembali ke bentuk aslinya, kompleks,

memasukkan nilai tegangan dan arus jika perlu sampai semua nilai tegangan dan arus

diketahui.

Langkah 8: dissipations daya Hitung dari tegangan yang dikenal, arus, dan / atau nilai-

nilai perlawanan.

Bangunan rangkaian resistor seri-paralel

Sekali lagi, ketika membangun baterai / resistor sirkuit, mahasiswa atau hobi dihadapkan dengan

berbagai modus konstruksi. Mungkin yang paling populer adalah papan tempat memotong roti

solderless: platform untuk membangun sirkuit sementara dengan cara menghubungkannya

komponen dan kabel ke dalam grid titik saling berhubungan. Papan tempat memotong roti

Sebuah tampaknya hanyalah bingkai plastik dengan ratusan lubang kecil di dalamnya. Di bawah

setiap lubang, meskipun, adalah klip pegas yang menghubungkan ke klip musim semi lainnya di

bawah lubang lainnya. Pola hubungan antara lubang adalah sederhana dan seragam:

Misalkan kita ingin membangun rangkaian kombinasi seri-paralel berikut di papan tempat

memotong roti:

Cara yang disarankan untuk melakukannya pada papan tempat memotong roti akan menyusun

resistor di sekitar pola yang sama seperti yang terlihat dalam skema, untuk kemudahan

sehubungan dengan skema. Jika 24 volt diperlukan dan kami hanya memiliki baterai 6 volt

tersedia, empat dapat dihubungkan dalam seri untuk mencapai efek yang sama:

Hal ini tidak berarti satu-satunya cara untuk terhubung ini empat resistor bersama untuk

membentuk rangkaian ditampilkan dalam skema. Pertimbangkan alternatif layout ini:

Jika permanen yang lebih besar yang diinginkan tanpa menggunakan solder atau pembungkus

kawat-, orang bisa memilih untuk membangun sirkuit ini pada strip terminal (juga disebut strip

penghalang, atau terminal blok). Dalam metode ini, komponen dan kabel dijamin oleh

ketegangan mekanik bawah sekrup atau klip berat yang melekat pada batang logam kecil. Bar

logam, pada gilirannya, sudah terpasang pada tubuh nonconducting untuk menjaga mereka

isolasi dari satu sama lain.

Membangun sirkuit dengan komponen aman ke strip terminal tidak semudah plugging

komponen ke dalam papan tempat memotong roti, terutama karena komponen tidak dapat secara

fisik ditata menyerupai tata letak skema. Sebaliknya, pembangun harus memahami bagaimana

untuk "membungkuk" representasi skematik ke dalam layout dunia nyata strip. Pertimbangkan

satu contoh bagaimana rangkaian empat-resistor yang sama dapat dibangun pada strip terminal:

Lain tata letak terminal strip, sederhana untuk memahami dan berhubungan dengan skema,

melibatkan anchoring resistor paralel (R 1 / / R 2 dan R 3 / / R 4) ke terminal yang sama titik dua di

strip seperti ini:

Membangun sirkuit yang lebih kompleks pada strip terminal melibatkan ruang-penalaran

keterampilan yang sama, tapi tentu saja membutuhkan perawatan yang lebih besar dan

perencanaan. Ambil contoh sirkuit ini kompleks, diwakili dalam bentuk skema:

Terminal strip yang digunakan dalam contoh sebelumnya hampir tidak memiliki terminal yang

cukup untuk me-mount semua tujuh resistor yang diperlukan untuk rangkaian ini. Ini akan

menjadi tantangan untuk menentukan semua sambungan kabel yang diperlukan antara resistor,

tetapi dengan kesabaran itu bisa dilakukan. Pertama, mulailah dengan menginstal dan pelabelan

semua resistor pada strip. Diagram skematik yang asli akan ditampilkan di sebelah sirkuit

terminal strip untuk referensi:

Selanjutnya, mulai menghubungkan komponen bersama-sama kawat dengan kawat seperti

terlihat pada skema. Over-menarik menghubungkan garis dalam skema untuk menunjukkan

penyelesaian di sirkuit yang sebenarnya. Watch this urutan ilustrasi karena setiap kawat individu

diidentifikasi dalam skema, kemudian ditambahkan ke rangkaian nyata:

Meskipun ada variasi kecil mungkin dengan rangkaian ini terminal strip, pilihan koneksi

ditampilkan dalam urutan ini contohnya adalah baik elektrik akurat (elektrik identik dengan

diagram skematik) dan membawa manfaat tambahan tidak membebani apapun terminal satu

sekrup pada strip dengan lebih dari dua kawat berakhir, sebuah praktek yang baik dalam setiap

sirkuit terminal strip.

Contoh dari sebuah varian "kawat sambungan" mungkin yang terakhir kawat sangat ditambahkan

(langkah 11), yang saya ditempatkan di antara terminal kiri R 2 dan terminal kiri R 3. Ini kawat

terakhir yang selesai hubungan paralel antara R 2 dan R 3 di sirkuit. Namun, aku bisa telah

menempatkan kawat ini bukan antara terminal kiri R 2 dan terminal kanan R 1, sejak terminal

kanan R 1 sudah terhubung ke terminal kiri R 3 (yang telah ditempatkan di sana dalam langkah 9)

dan begitu juga elektrik sama dengan titik satu. Melakukan hal ini, meskipun, akan

mengakibatkan tiga kabel dijamin ke terminal kanan R 1 bukan dua, yang merupakan pax palsu

di strip etiket terminal. Apakah sirkuit telah bekerja dengan cara ini? Hanya saja lebih dari dua

kabel dijamin di terminal tunggal membuat untuk koneksi "berantakan": salah satu yang estetis

unpleasing dan dapat menempatkan stres yang tidak semestinya pada terminal sekrup.

Variasi lainnya adalah dengan membalikkan koneksi terminal untuk resistor R 7. Seperti yang

ditunjukkan dalam diagram terakhir, polaritas tegangan pada R 7 adalah negatif pada positif di

sebelah kanan dan kiri (-, +), sedangkan semua polaritas resistor lainnya positif di sebelah kiri

dan negatif di sebelah kanan (+, -) :

Meskipun hal ini tidak menimbulkan masalah listrik, mungkin menimbulkan kebingungan bagi

siapa saja mengukur resistor tetes tegangan dengan voltmeter, terutama voltmeter analog yang

akan "pasak" downscale ketika mengalami tegangan polaritas yang salah. Demi konsistensi,

mungkin bijaksana untuk mengatur semua koneksi kawat sehingga semua polaritas tegangan

drop resistor adalah sama, seperti ini:

Meskipun elektron tidak peduli tentang konsistensi tersebut dalam tata letak komponen, orang.

Ini menggambarkan sebuah aspek penting dari setiap usaha rekayasa: faktor manusia. Setiap kali

desain dapat dimodifikasi untuk pemahaman lebih mudah dan / atau perawatan lebih mudah -

tanpa mengorbankan kinerja fungsional - harus melakukannya.

4. Kesimpulan

1. DC adalah singkatan dari "Direct Current," yang berarti tegangan atau arus yang konstan

atau mempertahankan polaritas arah, masing-masing, dari waktu ke waktu.

2. AC adalah singkatan dari "Alternating Current," yang berarti polaritas tegangan atau arus

yang berubah atau arah, masing-masing, dari waktu ke waktu.

3. Generator AC elektromekanis, yang dikenal sebagai alternator, adalah konstruksi

sederhana dari elektromekanis generator DC. .

4. Frekuensi adalah jumlah siklus lengkap yang gelombang selesai dalam jumlah waktu

tertentu. Biasanya diukur dalam Hertz (Hz), 1 Hz yang sama dengan satu siklus

gelombang lengkap per detik. Frekuensi = 1 / (waktu dalam detik)

5. Amplitudo dari gelombang AC adalah tingginya seperti yang digambarkan pada grafik

dari waktu ke waktu. Sebuah pengukuran amplitudo dapat mengambil bentuk puncak,

puncak ke puncak, rata-rata, atau kuantitas RMS.

6. obligasi ionik serikat molekul terbentuk ketika sebuah atom yang kekurangan elektron

(ion positif) bergabung dengan atom elektron-berlebihan (ion negatif).

7. Reaksi elektrokimia melibatkan perpindahan elektron antara atom-atom. Transfer ini

dapat dimanfaatkan untuk membentuk sebuah arus listrik.

8. Sebuah sel adalah perangkat dibangun untuk memanfaatkan reaksi kimia untuk

menghasilkan listrik seperti saat ini.

9. Sebuah sel primer tidak bisa dibilang diisi.

10. Baterai adalah sekelompok sel terhubung bersama untuk tegangan yang lebih besar dan /

atau kapasitas saat ini.

11. Komponen yang ada pada rangkaian paralel tegangan yang sama: E Total = E 1 = E 2

=. . . . . E n E n

12. Total resistance in a parallel circuit is less than any of the individual resistances: R Total =

1 / (1/R 1 + 1/R 2 + . . . 1/R n ) Total resistensi sirkuit paralel kurang dari salah satu

resistensi individu: R Total = 1 / (1 / R 1 + 1 / 2 R + n / R... 1)

13. Arus total dalam rangkaian paralel adalah sama dengan jumlah arus cabang individu: I

Jumlah = I 1 + I 2 +. . . . . I n .

DAFTAR PUSTAKA

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&sl=en&tl=id&u=http://

www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_11/

index.html&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhC_V3jI8B4gCE7tRP0Y3Ju42BtnQ

( diakses pada 23 Oktober 2010 )

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&sl=en&tl=id&u=http://

www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_5/

index.html&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhgE35vYWGZpnHXmbgRLIZfTd5qfc

g ( diakses pada 23 Oktober 2010 )

http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en|id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/

Alternating_current ( diakses pada 23 Oktober 2010 )

http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&tl=id&u=http%3A%2F

%2Fwww.allaboutcircuits.com%2Fvol_2%2Fchpt_1%2F1.html ( diakses pada 23 Oktober

2010 )

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&sl=en&tl=id&u=http://

www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_7/

index.html&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhh0G0cdLuRuuX0esIma4VsUETN6c

A ( diakses 23 Oktober 2010 )